EVs zur Funktionalisierung von Polymeren – neue biohybride Materialien für die Regenerative Medizin im Kopf-Hals-Bereich

• Antragsteller: Professor Dr. Christian Apel; Privatdozent Dr. Franz Ricklefs; Professor Dr. Ralf Smeets
• Fachliche Zuordnung: Zahnheilkunde; Mund-, Kiefer- und Gesichtschirurgie
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 516860159

Ziel dieses Forschungsvorhabens ist die Erforschung einer proof-of-concept Verbundstruktur in Form einer textilen Struktur (Vlies), einer porösen Struktur (3D-Scaffold) und eines Hydrogels aus natürlichem Seidenfibroin und EVs nativer mesenchymalen Stammzellen aus der dentalen Pulpa und aus dem Fettgewebe für den regenerativen Ansatz im Hals-Kopf-Bereich. Das Hauptaugenmerk liegt auf der Evaluierung der Möglichkeit, native EVs in ein resorbierbares Biomaterial einzubetten, die Wirksamkeit der EVs zu erhalten und Wirkungsweise dieses biohybriden Materials in vitro sowie in einem ex-vivo-Wundmodell zu untersuchen. Zunächst erfolgt die Charakterisierung der EVs aus der dentalen Pulpa und dem Fettgewebe. Das Ziel besteht darin, verschiedene Methoden zur Isolation der EVs und die Eigenschaften der EVs aus verschiedenen Quellen zu vergleichen. Im Anschluss daran wird die Kombination der EVs mit Biomaterialstrukturen auf der Basis von Seidenfibroin untersucht. Neben der komplexen Herstellung eines elektrogesponnenen Fadens aus einer EV-beladenen Seidenfibroinlösung und der Ablage zu einem Vlies ist außerdem der simplere Ansatz des Einbringens der EVs in ein Seidenfibroin-basiertes 3D-Scaffold, sowie ein Hydrogel auf Seidenfibroin Basis im Sinne eines injizierbaren hybriden Systems geplant. Es soll untersucht werden, ob die EVs in den genannten Trägerstrukturen immobilisiert werden und ob eine kontrollierte Freisetzung der EVs aus den Strukturen über die Zeit erfolgt. Darüber hinaus soll festgestellt werden, ob sich die Interaktion der EVs mit Zellen in der Zellkultur durch die Immobilisierung verändert. Darüber hinaus soll untersucht werden, ob die Immobilisation der EVs bzw. ihre gesteuerte Freisetzung aus den Trägerstrukturen zu einer Veränderung und möglicherweise Intensivierung der Zellreaktion mit Verbesserung der Wundheilung führt. Zu diesem Zweck, wird die Wirksamkeit der bioaktiven Matrices und des Gels in verschiedenen Potency-Assays (u.a. Zytokompatibilität und Angiogenese) geprüft. Außerdem werden die induzierten Wundheilungsprozesse in humanen oralen und kutanen 3D-in-vitro und ex-vivo-Wundmodellen, welches die in-vivo-Situation widerspiegelt, analysiert.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen