Räumliche Variation des Degradationsverhaltens eines Biomaterials zur Steuerung der multizellulären Respons, der Deposition extrazellulärer Matrix und der in vivo Gewebeformation.

• Antragstellerin: Dr. Amaia Cipitria, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Biomaterialien
• Förderung: Förderung von 2012 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 221407800

Der Aspekt der Biomaterialdegradation hat sich im Kontext dynamischer biophysikalischer Signale neben Aspekten der Substratgeometrie oder Steifigkeit, welche Stammzelldifferenzierung und in vitro Gewebeformation beeinflussen, zu einem zentralen Thema entwickelt. Es ist jedoch bis heute unklar, wie das Degradationsverhalten für eine Optimierung der multizellulären Respons, der Bildung extrazellulärer Matrix (EZM) und der in vivo Gewebeformation beschaffen sein muss. Das Ziel dieses Projektes ist es, über das Einstellen von Mechanismus und die Kinetik der Degradation eines Hydrogels, diese Prozesse zu steuern. Wir stellen die Hypothese auf, dass durch eine räumliche Variation der Biomaterial-Degradation, sowohl in vitro als auch in vivo eine räumliche und zeitliche Kontrolle über die multizelluläre Respons und über die Verteilung neu gebildeter extrazellulärer Matrix erreicht werden kann. Einphasige Hydrogele mit definiertem Degradationsmechanismus und Kinetik bilden die Basis für die Entwicklung von zweiphasigen Hydrogelen, mit räumlicher und zeitlicher Kontrolle der Degradationseigenschaften. Mit diesen Materialien sollen in vitro Studien zur multizellulären Respons und EZM Bildung im Hinblick auf räumliche Verteilung und Kinetik durchgeführt werden. Schließlich soll ein Defektmodell kritischer Größe im Rattenfemur als Modellsystem genutzt werden, um erstmalig zu untersuchen, ob die räumliche Variation der Biomaterialdegradation genutzt werden kann, um die Zellmigration und Proliferation sowie die Verteilung und Ausrichtung der Gewebeformation in vivo zu steuern. Dies wäre für regenerative Therapieansätze in unterschiedlichen Gewebetypen von großer Relevanz.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: USA
• Beteiligte Personen: Professor Dr. Peter Fratzl; Professor Dr. David Mooney, Ph.D.