Einfluss der räumlich und zeitlich differenzierten Präsentation multipler Wachstumsfaktoren in biomimetischen Multilayerbeschichtungen von Titanimplantaten auf die periimplantäre Angiogenese und Osteogenese

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Klaus Liefeith; Professor Dr. Henning Schliephake
• Fachliche Zuordnung: Zahnheilkunde; Mund-, Kiefer- und Gesichtschirurgie
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 288923725

Da die Verankerung enossaler Implantate im umgebenden Knochen immer häufiger durch Trauma, (degenerative) Erkrankungen oder deren Therapie beeinträchtigt ist, werden verstärkt osteogene Signalmoleküle zur Steigerung der knöchernen Regeneration auf der Implantatoberfläche eingesetzt. Trotz der Vielzahl der Entwicklungen zur Verankerung der Signalmoleküle an der Implantatoberfläche haben die Ansätze in vivo bisher nur eine begrenzte Wirkung gezeigt. Vor allem die nachfolgend aufgeführten Limitationen könnten diese bislang unbefriedigenden Ergebnisse begründen: (i) eine technisch bedingt zu geringe Menge an verankerbaren Wachstumsfaktoren, (ii) eine ungeeignete Freisetzungskinetik und (iii) die Beschränkung auf die Präsentation von überwiegend nur einer ausgewählten Wachstumsfaktorspezies. Da in die Prozesse der Angiogenese und Osteogenese eine Reihe von unterschiedlichen Zellpopulationen (Endothelzellen, mesenchymale undifferenzierte Zellen, Osteoblasten und Fibroblasten) und entsprechende Signalsysteme (die Proliferation, Angiogenese, Matrixbildung und osteogene Differenzierung steuern) involviert sind, scheint es dringend erforderlich zu sein, dass die Präsentation von Signalmolekülen auf Implantatoberflächen dieser komplexen physiologischen Situation gerecht wird, um eine effektive periimplantäre Angiogenese und Osteogenese zu induzieren.Aufgrund ihrer ECM-analogen Eigenschaften sind nanometerskalige Multilayerbeschichtungen auf der Basis von Glykosaminoglykanen (GAG) eine vielversprechende Technologie zur Biologisierung von Implantatoberflächen. Zusätzlich verfügen viele Wachstumsfaktoren über eine hoch affine Bindungsstelle für sGAG, so dass sie in sGAG-Multilayerbeschichtungen in biomimetischer Konzentration, Umgebung und Freisetzungskinetik präsentiert werden können. Diese Schichtsysteme bilden daher die Basis in diesem Antrag um: 1)Durch Variation in Filmarchitektur und Druck-/Schreibprozesse der Beschichtungen die räumliche und zeitliche Präsentation der Wachstumsfaktoren zu optimieren, 2) Wirkanteile von gebundenen und freigesetzten Wachstumsfaktoren zu identifizieren und 3) mehrere Wachstumsfaktoren gleichzeitig zu präsentieren, um eine effektive periimplantäre Angiogenese und Osteogenese zu erreichen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen