Faserbasierte 3D-Implantate aus regeneriertem Seidenfibroin für die Bandscheibenregeneration

• Antragsteller: Dr. Michael Wöltje
• Fachliche Zuordnung: Biomaterialien
• Förderung: Förderung seit 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 437213841

Der "Goldstandard" für die chirurgische Behandlung von Rückenschmerzen aufgrund von Bandscheibenschäden ist die Fusion von Wirbelkörpern zur Stabilisierung der segmentalen Instabilität. Dies kann zwar die Schmerzen beseitigen, aber nicht die Bandscheibenfunktion wiederherstellen und zudem sogar zu einer weiteren Degeneration benachbarter Wirbel führen. Deshalb wird eine neue, flexible 3D-Struktur auf Seidenfaserbasis erforscht, die aufgrund ausreichender struktureller und mechanischer Stabilität der strukturelle Integrität einer gesunden Bandscheibe entspricht. Dafür wird zunächst ein neuartiger Spinnprozess für die Erspinnung von Fasern aus regenerierter Seide erforscht. Aus diesen Fasern wird dann eine innere Struktur aus einem isotropen, porösen Vlies entwickelt und mit einer äußeren, ringförmigen, mehrlagigen Verstärkungsstruktur aus anisotropen, flachen, lamellaren Schichten verbunden, die mittels „Tailored-Fiber-Placement“ aus unidirektional positionierten Seidenfasern mit wechselnder Faserorientierung erzeugt werden. Außerdem werden die Fasern während des Spinnprozesses mit Wachstumsfaktoren funktionalisiert, um eine Bandscheiben-spezifische Zellantwort innerhalb der 3D-Struktur zu induzieren. Zudem werden Zellen einer Bandscheiben-spezifischen Vorläuferzellpopulation auf den 3D-Strukturen kultiviert und der Einfluss physiologischer Belastungen auf die Zellen systematisch untersucht. Basierend auf den Ergebnisse des Projekts wird das Potenzial derartiger komplexer, faserbasierter 3D-Strukturen aus Seidenfasern für die Regeneration geschädigter Bandscheiben beurteilt.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Schweiz
• Partnerorganisation: Schweizerischer Nationalfonds (SNF)
• Kooperationspartner: Professor Dr. Ben Gantenbein