Untersuchung der Filterwirkung von biologischen Hydrogelen

• Antragsteller: Professor Dr. Oliver Lieleg
• Fachliche Zuordnung: Biophysik
• Förderung: Förderung von 2012 bis 2016
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 225109143

Ziel dieses Projektes ist es, in vitro die mikroskopischen Prinzipien der Filterwirkung von zwei biologischen Hydrogelsystemen zu untersuchen: den Glaskörper des Auges und Gele aus Neurofilamenten. Ein Kernaspekt dieser Studie ist es, den Beitrag elektrostatischer Wechselwirkungen zur Regulation des Diffusionsverhaltens von mikroskopischen Partikeln herauszuarbeiten. Wir werden hierzu verschiedene Testpartikel mit genau definierten Eigenschaften (Größe, Oberflächenladung) einsetzen und deren Diffusionsverhalten in den Hydrogelen quantifizieren. Die hierbei gewonnenen experimentellen Erkenntnisse sollen dann mit Ergebnissen aus vorangegangenen Studien mit zwei anderen biologischen Hydrogelsystemen, nämlich Mucus und extrazellulärer Matrix, verglichen werden. Dies soll es uns ermöglichen, die biochemischen Schlüsselmotive zu identifizieren, die für die selektive Filterwirkung biologischer Hydrogele verantwortlich sind.Bisher wurde die Filterwirkung biologischer Hydrogele hauptsächlich in vivo mit Hilfe von Tiermodellen oder ex vivo an nativen Gewebeproben untersucht. In solch komplexen Systemen ist es jedoch sehr schwierig, die beobachteten Effekt mikroskopisch zu erklären. Dagegen werden wir hier hauptsächlich rekonstituierte Systeme aus aufgereinigten Komponenten untersuchen, was uns ein deutlich breiteres Spektrum an Kontrolle über die experimentellen Rahmenbediungen erlauben wird. Die im Rahmen dieser Studie zu erwartenden Ergebnisse werden uns zum einen ein besseres Verständnis der physikalischen Prinzipien liefern, die zur Diffusionsregulation in biologischen Hydrogelen beitragen. Zum anderen werden sie auch Strategien zur Entwicklung neuer Systeme zur Applikation von Pharmaka oder von biomimetischen Hydrogelen zur Anwendung im medizinischen Bereich aufzeigen, wie z.B. zur Implantatbeschichtung oder zur Herstellung von künstlichen Geweben. Dementsprechend wird das hier vorgeschlagene Projekt eine wichtige Verbindung zwischen Polymerphysik, Zellbiologie, Medizintechnik und Pharmaforschung herstellen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen