(Iminium)thiolacton-funktionelle Hyaluronsäure Hydrogele für die Gewebekonstruktion

• Antragsteller: Dr. Stefan Mommer
• Fachliche Zuordnung: Polymermaterialien ; Biomaterialien
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 392874313

In dem Vorhaben wird ein neues Grundmaterial entwickelt, das auf die Behandlung chronischer Wunden abzielt. Chronische Wunden spielen eine wichtige Rolle wenn man zum einen die Millionen von Menschen, die an ihnen leiden und zum anderen ihren hohen Kostenanteil zu Lasten der nationalen Gesundheitssysteme betrachtet. Auf den gesunden Heilprozess bezogen, stecken chronische Wunden meist in der Entzündungsphase fest. Diese Entzündungsphase hindert die unterstützenden Zellen frische und gesunde Komponenten der extrazellulären Matrix abzusondern und so die Wundheilung zu befördern. Die Hauptkomponente der extrazellulären Matrix des Menschen ist das Polysaccharid Hyaluronsäure, welches mittlerweile auch in Kosmetik oder Anti-Ageing Cremes eingesetzt wird. Aufgrund dessen wird die Hyaluronsäure in dem Vorhaben mit einer chemischen Funktionalität versehen, den Thiolactonen. Es werden die Syntheses zweier unterschiedlich-reaktiver thiolactone ausgeführt und Strategien zur Anbindung an die Hyaluronsäure erarbeitet. Wenn die Thiolactone an das Rückrat der Hyaluronsäure gebunden sind ermöglichen sie somit die Anbindung von Peptiden/Proteinen und somit Adhesions- und Wachstumsfaktoren für Signalisierung und Wachstumsanregung von Zellen. Thiolactone wurden in der Vergangenheit oft zur Modifikation von großen Proteinen und Enzymen verwendet, da sie gegenüber Amin-Gruppen solcher Proteine eine hohe Reaktivität zeigen. In einem zweiten Reaktionsschritt, werden schließlich entweder Cucurbituril Gast- oder Wirt-Moleküle an die entstehenden Thiolgruppen gebunden (diese entstehen nach der Thiolactonringöffung im ersten Schritt). Cucurbiturile sind Makrozyklen, welche als Wirt für gewisse positiv geladene Gastmoleküle dienen können um stabile Inklusionskomplexe zu bilden. Die Wechselwirkungen zwischen Gast und Wirt sind dabei nicht-kovalenter Natur. Dieses neuartige Konzept ermöglicht (i) die kovalente Anbindung von Wachstums- und Adhesionsfaktoren, Naturstoffen und Peptiden/Proteinen an die Hyaluronsäure und (ii) eine nicht-kovalente Vernetzung zu Hydrogelen. Letztere ist Voraussetzung für ein Material, welches extrem formbar ist und somit durch seine kontinuierliche Neugestaltung den maximalen Kontakt zur gewünschten Fläche beibehalten kann. Dies wiederum erlaubt eine räumliche Anpassung an die komplexe Morphologie der zu behandelnden Wunde. Noch vor einer solchen finalen Anwendung, wird das Einbetten von lebenden Zellen an diesem Material erprobt und untersucht. Dabei wird die Anbindung der Zellfördernden Faktoren so angepasst, dass die eingebetteten Zellen zum Gedeihen und Wachsen angeregt werden. Mit diesem Ansatz wird ein frisches und gesundes Gewebe in die Wunde eingebracht, sodass die gesunden Zellen frische Matrixkomponenten regenerieren und umgestalten. Sobald der normale Heilungsprozess von neuem vorangetrieben wird, bauen die Zellen die künstliche Matrix ab und ersetzen sie durch die körpereigene, was zu einem ausheilen der Wunde führen soll.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: Großbritannien
• Gastgeber: Professor Dr. Oren Scherman