ArbeitsgruppenAG Kirschning
Forschung - Biomedizinische Materialien (BioMed)

Polysaccharid-basierte Hydrogele – ein vielseitiger Baukasten für das Tissue Engineering

Wir haben ein synthetisches Baukastensystem für die Funktionalisierung von Polysacchariden (Hyaluronsäure, Alginat, Dextran, Pullulan, Glycogen, Lentinan und Carboxymethylcellulose) mit “clickbaren” Aldehyd- und Hydrazid-Gruppen entwickelt. Hiermit können wir durch einfaches Mischen der Komponenten auch in vivo Hydrogele erzeugen.

Überdies können die "clickbaren" Polysaccharid mit bioaktiven Liganden wie beispielsweise zyklischen RGD-Pentapeptiden als Zell-Adhäsionsfaktoren orthogonal dekoriert werden. Hierdurch kann eine Hydrogel-Bibliothek hergestellt werden, die auf unterschiedlichsten Polysacchariden basiert.

Zusätzlich werden die biophysikalischen Eigenschaften, die Biokompatibilität und die Bioabbaubarkeit der Gele untersucht, um sie als künstliche extrazelluläre Matrix einsetzen zu können.

Übersichtsartikel: mit N. Dibbert, Chem. Eur. J. 2018, 24, 1231 –1240.

mit L. Möller, A. Krause, J. Dahlmann, I. Gruh, et al. Int J Artif Organs 2011, 34, 93-102; mit J. Dahlmann, L. Möller, I. Gruh, et al. Biomaterials 2013, 34, 940-951; mit N. Dibbert, A. Krause, I. Gruh, et al.  Chem. Eur. J. 2016, 52, 18777–18786.

 

 

BIOKOMPATIBLE KÜNSTLICHE LUNGE

Das biomedizinische Problem: Lungenversagen ist ein signifikantes medizinisches Problem mit mehreren hunderttausend erwachsenen Patienten pro Jahr. Oft ist die Nutzung mechanischer Oxygenatoren (links) zur Aufrechterhaltung der Gasversorgung unvermeidbar. Diese extrakorporalen Oxygenatoren basieren auf polymeren Hohlfasermembranen (mitte), die den Blut- und Gasfluß trennen. Ein Ansatz zur Erhöhung der Haemokompatibilität dieser Membranen besteht in der Beschichtung mit Endothelzellen (ECs), wodurch eine Blockierung der Oberflächen durch Fremdkörperreaktionen verhindert werden soll (rechts).  Diese Zellen besitzen jedoch nur eine geringe Adhäsion auf der Polymeroberfläche, wodurch eine zusätzliche Dekorierung mit Adhäsionsfaktoren wie zyklischen RGD-Peptiden notwendig wird.

Die chemische Lösung: Die kovalente, mehrstufige Beschichtung der Polymethylpenten Oberfläche (Sauerstoff-Plasma, Nitren Insertion, PEG Anbindung und Kupferfreie "click" Kopplung des RGD Peptids) ergibt eine äußerst biokompatible Polymeroberfläche. Die fertig modifizierte Membran zeigt nach wie vor die notwendige hohe Gasdurchlässigkeit und kann dicht mit Endothelzellen besiedelt werden.

mit L. Möller, A. Haverich, et al. J. Org. Chem. 2013, 9, 270-277.