Magnetische Hybridmaterialien für die regenerative Medizin: Erzeugung, Simulation, Anwendung und toxikologische Untersuchungen

• Antragsteller: Professor Dr. Christoph Alexiou
• Fachliche Zuordnung: Biomaterialien ; Public Health, Gesundheitsbezogene Versorgungsforschung, Sozial- und Arbeitsmedizin ; Zellbiologie
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 237991100

Die Sektion für Experimentelle Onkologie und Nanomedizin (SEON) beschäftigt sich in diesem Schwerpunkt hauptsächlich auf Themen mit klinischer Relevanz. Unsere Arbeiten konzentrieren sich auf Untersuchungen von magnetischen Partikeln in einer gewebeähnlichen Umgebung oder in einer realen körpernahen Matrix. Wir werden mit verschiedenen Kooperationspartnern innerhalb und außerhalb des Forschungs-schwerpunktes folgende Projekte bearbeiten:Gefäßprothesen auf Basis magnetischer Hybridmaterialien.Wir arbeiten an der Generierung neuartiger, endothelialisierter Gefäßanaloga, bei dem magnetischen Partikel-Zellhybride mittels Magnetfeldern auf deren inneren Oberfläche aufgebracht wird. Dabei sollen künstliche Gefäßprothesen generiert werden, die eine feste und langzeitstabile Innenoberfläche aus einer Muskel- und Endothelschicht haben. Das Grundgerüst wird dabei zu Beginn aus PTFE, PLGA oder Gelatine bestehen. Die Beschichtung mit Zellen wird mittels der Endothelizer-Technik, dem "magnetic cell seeding", realisiert. Die Erfahrungen, die bei den Versuchen gesammelt werden, werden helfen eine langzeitstabile Besiedelung dieser neuen Materialien schnell und effizient zu erreichen. Wechselwirkungen von magnetischen Nanopartikeln mit fibrinbasierten Netzwerken - Untersuchungen zu Thrombolyse.Wir arbeiten an einem neuen Konzept zur Behandlung von akuten Gefäßverschlüssen mittels magnetischer Felder. Dies wird ein tieferes Verständnis der Wechselwirkungen zwischen Partikeln und einem elastischen Proteingeflecht der Thromben die Basis für eine zukünftige Behandlungsmethode liefern. Das Ziel ist es zu untersuchen, ob es möglich ist bei einem akuten Gefäßverschluss mit Hilfe von statischen oder oszillierenden Magnetfeldern Thrombolytika-tragende, magnetische Hybridmaterialien in einen Thrombus zu ziehen und diesen von innen heraus medikamentös aufzulösen. Dies würde die Risiken einer hoch dosierten systemischen Gabe blutverdünnender Medikamente verringern und so die Gesamtprognose der Behandlung extrem verbessern. Wechselwirkungen von Nanopartikeln und magnetischen Hybridmaterialien mit endothelialen BarrierenWichtig für den Wirkstofftransport und die Bioverteilung von Nanopartikeln ist, ob diese in der Lage sind, endotheliale Barrieren (auch mehrlagige) zu schädigen oder zu durchdringen. Daher müssen die Materialien auf ihre Toxizität und auf ihr Potential zur Schädigung von endothelialen Barrieren hin untersucht werden. Hierzu werden Versuche mit Monolayern dicht gewachsener Epithelzellen, aber auch mit mehrschichtigen Kokulturen aus glatten Muskelzellen und einer Deckschicht aus Epithelzellen herangezogen. Außerdem werden Untersuchungen an Modellen der Bluthirnschranke und der Placenta stattfinden. Es wird untersucht, ob und wie die Partikel die Barrieren durchwandern und wie sich die Partikel bei der Migration verändern, d.h. ob sich die stabilisierende Hüllschicht ablöst, oder die Partikel unverändert die biologische Barriere durchwandern.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1681: Feldgesteuerte Partikel-Matrix-Wechselwirkungen: Erzeugung, skalenübergreifende Modellierung und Anwendung magnetischer Hybridmaterialien