Elastische multivalente hohle Mikrostrukturen zur Bekämpfung von Bakterien

• Antragstellerin: Dr. Sumati Bhatia, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Polymermaterialien ; Biomaterialien ; Herstellung und Eigenschaften von Funktionsmaterialien
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 458564133

Gegenstand dieses Vorhabens ist es mittels innovativer hohler Mikrostrukturen Bakterien, insbesondere P. aeruginosa, zu hemmen. Die hohlen Mikrokugeln werden durch geschickte multifunktionale Polymerkonjugation und intramolekulare Vernetzungsverfahren synthetisiert und die folgenden Merkmale aufweisen: (i) biokompatibles Polymergerüst, (ii) feinabgestimmte mechanische Eigenschaften zur effizienten Blockierung der Bakterienoberfläche durch (ii) verschiedene funktionelle Gruppen um multivalente Wechselwirkungen mit der Bakterienoberfläche zu gewährleisten. Im ersten Schritt werden die Parameter für die Polymerkonjugation und -vernetzung so abgestimmt, dass elastische hohle Mikrokugeln mit einer aerodynamischen Größe von etwa 5 µm erhalten werden, welche sich an die Bakterienoberfläche flexibel anpassen können. Die Oberfläche dieser Hohlkugeln wird mit bakterienspezifischen Rezeptoren ausgestattet, welche auf Glykoliganden oder Zellwand-durchdringenden Gruppen basieren, um eine hohe Bindungsaffinität oder eine hohe Invasionskapazität bei gleichzeitiger Blockierung zu erreichen. Als nächstes werden abbaubare Derivate solcher Mikrokugeln mittels biologisch abbaubarer oder spaltbarer (pH- oder redox-sensitive) Vernetzer synthetisiert. Schließlich werden diese multivalenten Kugeln auf ihre Wirkstofftransporteigenschaften untersucht, indem sie zunächst mit dem für Bakterien-relevanten Wirkstoff Tobramycin beladen werden und schließlich wird das Freisetzungsprofil bei niedrigerem pH-Wert (5-6) bzw. Abfall desRedoxpotentials ermittelt.Dieses DFG-Projekt bewegt sich weg von dem klassischen Polymeransatz hin zu einer neuartigen Klasse von leichtgewichtigen hohlen Mikrokugeln, welche den Weg zur Anwendung eines physikalischen Konzepts zur Bekämpfung resistenter bakterieller Infektionen in der Lunge ebnen soll. Ich bin überzeugt, dass dieses Projekt nützliche Parameter für die Bekämpfung Bakterien entschlüsselt und neue Wege auf dem Gebiet der antibakteriellen Strategien aufzeigen wird.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Großbritannien