Gezielte Biofunktionalisierung von polymeren 3-D Mikrostukturen für die kontrollierte Zelladhäsion

• Antragsteller: Professor Dr. Christopher Barner-Kowollik; Professor Dr. Martin Bastmeyer
• Fachliche Zuordnung: Polymermaterialien
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 241508177

In dem vorliegenden interdisziplinären Projekt zwischen Polymerchemie und Zellbiologie werden Methoden zur lichtinduzierten Biofunktionalisierung von dreidimensionalen polymer-basierten Wachstumssubstraten, die mittels Laserlithographie hergestellt werden, für die Zellkultivierung entwickelt. Diese spezifisch funktionalisierten 3D-Strukturen sollen eingesetzt werden, um eine apiko-basale Polarität in einzelnen Epithel- oder Endothelzellen zu induzieren. Weiterhin sollen zelluläre Kräfte, die von Fibroblasten auf ihre Umgebung ausgeübt werden, in Abhängigkeit von der (i) geometrischen Verteilung an Adhäsionspunkten, (ii) der Anzahl und Größe von Adhäsionspunkten, (iii) der Art der Funktionalisierung (Proteine der extrazelluläre Matrix (ECM) und Cadherine) bestimmt werden. Das Projekt besteht aus zwei eng verzahnten Arbeitsprogrammen. Im polymerchemisch orientieren Programm werden effiziente licht-induzierte Ligationsprozesse - basierend auf unseren Vorarbeiten für den vorliegenden Antrag - verwendet um ortsaufgelöst auf den polymeren 3D-Strukturen Biomarker zu fixieren. Hierzu wird werden die Vorarbeiten wesentlich ausgedehnt bzgl. des verwendeten Reaktionstypes and damit der Anregungswellenlänge (entweder über eine Postfunktionalisierung der polymeren 3D-Substrate oder durch in-situ Funktionalisierung während des Schreibprozesses). Desweiteren werden Methoden entwickelt um (i) Zellananhaftungen photo-chemisch reversibel zu gestalten, (ii) effizient passivierte Oberflächen zur Verfügung zu stellen und (iii) polymere 3D-Substrate unterschiedlicher Biegesteifigkeit bereitzustellen. Im biologisch orientierten Teil wird eine Bibliothek an funktionalisierten ECM- und Adhäsionsproteinen etabliert, um diese mittels etablierter Bindungsreaktionen an die licht-aktivierbaren Regionen der 3D-Strukturen zu koppeln. Diese neuartigen Wachstumssubstrate werden dazu beitragen, den Einfluss der Dreidimensionalität, der räumlichen Verteilung von Adhäsions- bzw. Signalproteinen und den mechanischen Eigenschaften der Umgebung auf das Verhalten einzelner Zellen systematisch zu untersuchen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Beteiligte Person: Professor Dr. Guillaume Delaittre