Einfluss von NO Freisetzung und DNase Funktionalisierung von Membranoberflächen auf Thrombozytenaktivierung und resultierende NET Formation bei der Oxygenator Thrombose - eine in vivo und in vitro Studie

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Dr. Nodir Madrahimov; Professor Dr. Rolf Rossaint; Dr. Smriti Singh, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Medizinische Physik, Biomedizinische Technik
• Förderung: Förderung seit 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 347367912

Die extrakorporale Lungenunterstützung (ECLA) ist eine lebensrettende Maßnahme für Patienten, die an akutem Lungenversagen leiden. Trotz zahlreicher Weiterentwicklungen der jüngsten Generation von ECLA-Systemen (z.B. gerinnungshemmende Beschichtungen, reduzierte Scherbelastung, Miniaturisierung) ist die Technologie immer noch anfällig für verschiedene Komplikationen. Die Thrombus Entstehung auf der Oxygenatormembran ist nach wie vor eines der kritischsten Ereignisse. Neue Konzepte sind erforderlich, um die nächste Stufe der ECLA-Technologie zu erreichen, die auf eine längerfristige Hämokompatibilität und implantierbare künstliche Lungen abzielt. Die Thrombus Entstehung wird von vielen verschiedenen Faktoren beeinflusst. Neben intrinsischer, extrinsischer und plasmatischer Gerinnung, spielt die zelltypübergreifende Kommunikation zwischen Thrombozyten (PLTs) und neutrophilen Granulozyten eine wesentliche Rolle. Die Freisetzung neutrophiler-extrazellulärer-Fallen (Neutrophil Extracelluar Trap, NET) wird durch den Kontakt neutrophiler Granulozyten mit aktivierten PLTs ausgelöst. NETs sind gewebeartige Strukturen, bestehend aus dekondensierter Kern-DNA, die die Verknüpfung von Fibrin, Thrombozyten und anderen Blutzellen zu einem stabilen Gerinnsel fördern und einen Ankerpunkt für Thrombozyten und neutrophile Granulozyten darstellen. Somit beeinflussen NETs den Prozess der stabilen Thrombusbildung auf der Oxygenatormembran entscheidend. Zur Bekämpfung dieser sehr häufig auftretenden Oxygenator-Thrombose während der ECLA-Therapie, zielt dieses Projekt auf folgende, neue lokale Antikoagulationsstrategien ab:1. Polymethylpenten (PMP)-Oxygenatormembranen werden kovalent mit NO-freisetzenden (NOrel)-Mikrogelen beschichtet, zur Verhinderung einer PLT-Aktivierung.2. PMP-Membranen werden mit DNase-funktionalisierten Mikrogelen beschichtet, zur Verhinderung der NET-Entstehung.3. Eine Kombination beider Beschichtungen wird auf PMP-Membranen aufgetragen, um mögliche additive Effekte zu identifizieren.Nach einer schrittweisen Optimierung dieser drei Beschichtungen werden umfangreiche Tests unter Verwendung von in vitro-Kreisläufen mit menschlichem Blut und einem in vivo ECMO-Modell in der Maus durchgeführt. Die Wirksamkeit der einzelnen Beschichtungen, sowie der Kombination beider Strategien wird im Hinblick auf eine Reduzierung der Oxygenator-Thrombose analysiert und vergleichen.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 2014: Auf dem Weg zur implantierbaren Lunge
• Mitverantwortliche: Professor Dr. Andrij Pich; Professor Dr. Jan Rossaint