Hybrid-Aerogele als biomemetische 3D-Gerüststrukturen für regenerative Knochenkrebstherapie
Herstellung und Eigenschaften von Funktionsmaterialien
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Die klinische Behandlung von Osteosarkomen umfasst die chirurgische Entfernung des Tumors, gefolgt von Strahlen- oder Chemotherapie. Allerdings bleiben Tumorrezidive und Knochenverlust große Herausforderungen. Zusätzlich erschweren die begrenzte Verfügbarkeit und der komplexe Entnahmeprozess autologer Transplantate die Knochenrekonstruktion. Daher sind theragenerative Materialien, die Therapie und Regeneration kombinieren, dringend erforderlich, um eine effiziente Behandlung zu ermöglichen. Das Hauptziel dieses Projekts ist die Entwicklung multifunktionaler, 3D-gedruckter Hybrid-Aerogele als Gerüstmaterialien für das Management von Knochentumoren. Diese Aerogele werden durch oberflächenmodifiziertes Seidenfibroin (SF) in Kombination mit funktionalen anorganischen Nanopartikeln entwickelt, um eine doppelte Funktionalität zu erreichen: hohe photothermische Umwandlung für die Tumorablation und osteogene Eigenschaften für die Knochenregeneration. Das Design basiert auf Oberflächenmodifikation, Selbstassemblierung und fortschrittlichen 3D-Drucktechniken. Die einzigartigen Selbstassemblierungseigenschaften des oberflächenmodifizierten SF in Lösung, kombiniert mit der Hybridisierung anisotroper Nanomaterialien (z. B. elektrogesponnene Silica-Nanofasern, photothermisch aktive Nanopartikel oder 2D- Nanoschichten), ermöglichen die Herstellung multifunktionaler, kompositbasierter Aerogel-Gerüste mit miteinander verbundenen, hierarchischen Porositäten sowie Biodegradierbarkeit. Darüber hinaus werden die vielversprechendsten Materialien hinsichtlich ihrer therapeutischen Wirksamkeit in vitro und ihrer Fähigkeit zur Knochenregeneration evaluiert. Durch die Integration von 3D-Druck mit innovativen Materialkonzepten zielt dieses Projekt darauf ab, die kritischen klinischen Herausforderungen der Knochenheilung bei Tumorerkrankungen zu bewältigen.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Fabrication of Antibacterial, Osteo‐Inductor 3D Printed Aerogel‐Based Scaffolds by Incorporation of Drug Laden Hollow Mesoporous Silica Microparticles into the Self‐Assembled Silk Fibroin Biopolymer. Macromolecular Bioscience, 22(4).
Ng, Philipp; Pinho, Ana Rita; Gomes, Maria C.; Demidov, Yan; Krakor, Eva; Grume, Daniela; Herb, Marc; Lê, Khan; Mano, João; Mathur, Sanjay & Maleki, Hajar
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Aerogel‐Based Biomaterials for Biomedical Applications: From Fabrication Methods to Disease‐Targeting Applications. Advanced Science, 10(23).
Karamikamkar, Solmaz; Yalcintas, Ezgi Pinar; Haghniaz, Reihaneh; de Barros, Natan Roberto; Mecwan, Marvin; Nasiri, Rohollah; Davoodi, Elham; Nasrollahi, Fatemeh; Erdem, Ahmet; Kang, Heemin; Lee, Junmin; Zhu, Yangzhi; Ahadian, Samad; Jucaud, Vadim; Maleki, Hajar; Dokmeci, Mehmet Remzi; Kim, Han‐Jun & Khademhosseini, Ali
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Biomimetic Flexible Electronic Materials from Silk Fibroin-MXene Composites Developed via Mussel-Inspired Chemistry as Wearable Pressure Sensors. ACS Applied Nano Materials, 6(7), 5211-5223.
Paolieri, Matteo; Chen, Zihao; Babu Kadumudi, Firoz; Alehosseini, Morteza; Zorrón, Melanie; Dolatshahi-Pirouz, Alireza & Maleki, Hajar
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MXene-Integrated Silk Fibroin-Based Self-Assembly-Driven 3D-Printed Theragenerative Scaffolds for Remotely Photothermal Anti-Osteosarcoma Ablation and Bone Regeneration. ACS Materials Au, 3(6), 711-726.
Pektas, Hadice Kübra; Demidov, Yan.; Ahvan, Aslin; Abie, Nahal; Georgieva, Veronika S.; Chen, Shiyi; Farè, Silvia; Brachvogel, Bent; Mathur, Sanjay & Maleki, Hajar
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Self-Assembly-Driven Bi2S3Nanobelts Integrated a Silk-Fibroin-Based 3D-Printed Aerogel-Based Scaffold with a Dual-Network Structure for Photothermal Bone Cancer Therapy. Langmuir, 39(12), 4326-4337.
Al-Jawuschi, Noor; Chen, Shiyi; Abie, Nahal; Fischer, Thomas; Fare, Silvia & Maleki, Hajar Homa
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3D Printing of Biocompatible and Antibacterial Silica–Silk–Chitosan-Based Hybrid Aerogel Scaffolds Loaded with Propolis. ACS Applied Bio Materials, 7(12), 7917-7935.
Vaseghi, Akbar; Sadeghizadeh, Majid; Herb, Marc; Grumme, Daniela; Demidov, Yan; Remmler, Torsten & Maleki, Hajar Homa
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Designing of a Multifunctional 3D-Printed Biomimetic Theragenerative Aerogel Scaffold via Mussel-Inspired Chemistry: Bioactive Glass Nanofiber-Incorporated Self-Assembled Silk Fibroin with Antibacterial, Antiosteosarcoma, and Osteoinductive Properties. ACS Applied Materials & Interfaces, 16(18), 22809-22827.
Abie, Nahal; Ünlü, Ceyda; Pinho, Ana Rita; Gomes, Maria C.; Remmler, Torsten; Herb, Marc; Grumme, Daniela; Tabesh, Ehsan; Shahbazi, Mohammad-Ali; Mathur, Sanjay; Mano, João F. & Maleki, Hajar
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Diatom-inspired silicification process for development of green flexible silica composite aerogels. Scientific Reports, 14(1).
Tan, Valerie; Berg, Florian & Maleki, Hajar
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Emerging 2D Nanomaterials‐Integrated Hydrogels: Advancements in Designing Theragenerative Materials for Bone Regeneration and Disease Therapy. Advanced Science, 11(31).
Zorrón, Melanie; Cabrera, Agustín López; Sharma, Riya; Radhakrishnan, Janani; Abbaszadeh, Samin; Shahbazi, Mohammad‐Ali; Tafreshi, Omid Aghababaei; Karamikamkar, Solmaz & Maleki, Hajar
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Encapsulation of propolis extracted with methylal in the chitosan nanoparticles and its antibacterial and cell cytotoxicity studies. BMC Complementary Medicine and Therapies, 24(1).
Vaseghi, Akbar; Parchin, Reza Ashrafi; Chamanie, Kosar Rezaee; Herb, Marc; Maleki, Hajar & Sadeghizadeh, Majid
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Sustainable biodiesel production using lignin-derived sulfonated carbon aerogels catalyst. International Journal of Sustainable Energy, 43(1).
Al-Hamamre, Zayed; Alnaief, Mohammad; Daameh, Sarah; Yamin, Jehad; Sandouqa, Arwa; Alhammouri, Rasha; Maleki, Hajar & Altarawneh, Ibrahem
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Synthesis, characterization, and performance evaluation of different sulfonated lignin-based carbon catalysts for upgrading waste vegetable oil to biodiesel. Energy Conversion and Management, 325, 119381.
Al-Hamamre, Zayed; Alnaief, Mohammad; Yamin, Jehad; Altarawneh, Ibrahem; Sandouqa, Arwa; Hammouri, Rasha; Nasr, Abdullah; Maleki, Hajar & Shawabkeh, Reyad A.
