Entwicklung Fibrin-spezifischer und biokompatibler Mikrogele zur Anwendung als Hämostatika

• Antragstellerin: Dr. Nicole Welsch
• Fachliche Zuordnung: Biologische und Biomimetische Chemie ; Biomaterialien ; Polymermaterialien ; Präparative und Physikalische Chemie von Polymeren
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2015
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 242801773

Ziel dieses Forschungsvorhabens ist es, Fibrin-spezifische Mikrogel-Systeme zu entwickeln, die die natürliche Blutgerinnung unterstützen und damit den Blutverlust minimieren. Die hohe Sterblichkeitsrate aufgrund von Unfallverletzungen und Verblutungen, welche die Haupttodesursache bei Menschen im Alter zwischen 5 und 44 ist, zeigt eindeutig, dass unkontrollierte Blutungen ein erhebliches Risiko in der Chirurgie, bei Trauma-Schäden und der Notfallmedizin darstellen und damit die Entwicklung neuer Hämostatika dringend erforderlich ist.Der natürliche Blutgerinnungsprozess wird aufgrund einer vaskulären Verletzung eingeleitet und beinhaltet die Ausbildung einer temporären Fibrin-Matrix am Ort des verletzten Gewebes. Das wesentliche Ziel diese Projektes ist es, den natürlichen Fibrin-Polymerisationsprozess im Hinblick auf die Entwicklung eine bio-synthetischen, polymeren Hybrid-Systems auszunutzen, das sich durch überlegene provisorische Matrix-Eigenschaften auszeichnet. Basierend auf diesen Gedanken werden kolloidale Mikrogele entwickelt, die mit Fibrin-spezifischen Peptiden funktionalisiert sind und die, mithilfe dieser, positiv mit einer nach einer Verletzung entstehenden Fibrin-Matrix wechselwirken (Figure 1). Hydrogel-Mikropartikel zeichnen sich durch ihr steuerbares Quellungsverhalten und ihre Tendenz zur Selbstassoziation aus und sind dadurch in der Lage durchdringende Netzwerke mit einer entstehenden biologischen Matrix, wie eines Fibrin-Gerinnsels, auszubilden. Die Mikrogele sollen in diesem Projekt mithilfe radikalischer Polymerisationstechniken, die sowohl die freie als auch die kontrollierte radikalische Polymerisation beinhalten, hergestellt werden. Die spezifische Anbindung des so synthetisierten Mikrogels an die Fibrin-Matrix im Falle einer Gewebsverletzung soll erzielt werden, indem fibrin-spezifische scFv-Fragmente (von engl. single chain variable fragment) an die biokompatiblen Mikrogele konjugiert werden. Dadurch quillt das funktionalisierte Mikrogel sofort durch Kontakt mit einem abgeschiedenen Fibrin-Netz und bildet ein völlig durchdringendes Netzwerk mit der biologischen Matrix aus. Dies führt anschließend zur Konzentrierung von Gerinnungsfaktoren und zur Ausübung kompressibler Kräfte.Das übergreifende Ziel dieses Projekts ist es, ein fibrin-spezifisches mikrostrukturiertes Material zu entwickeln, das die Polymerisationsrate und die mechanische Widerstandskraft der Fibrin-Netzwerke erhöht, um die Blutgerinnungszeit bzw. die Blutungszeit signifikant zu reduzieren. Das vorgeschlagene Projekt sieht dabei systematische Untersuchungen mittels Lichtstreuung und Rheologie vor, um sowohl den Einfluss der Mikrogele auf die Gerinnungszeit und -effizienz als auch auf die viskoelastischen Eigenschaften der ausgebildeten Fibrin-Matrix zu analysieren.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: USA
• Beteiligte Institution: Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie
• Gastgeber: Professor Dr. L. Andrew Lyon