Resorbierbare multimodale Hybridmaterialien für die regenerative Medizin insbes. für die rekonstruktive Kiefer- und Gesichtschirurgie

• Antragsteller: Professor Dr. Herbert Jennissen; Professor Charles James Kirkpatrick, Ph.D.; Professor Dr. Goerg H. Michler
• Fachliche Zuordnung: Zahnheilkunde; Mund-, Kiefer- und Gesichtschirurgie
• Förderung: Förderung von 2004 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 5439263

Die Immobilisierung von Wachstumsfaktoren auf Biomaterialoberflächen zur Stimulierung des Knochenwachstums wurde von uns erstmals im Jahr 1999 publiziert. Warum sind solche Implantate noch nicht im klinischen Einsatz? Die überraschende Antwort: Weil das humane BMP-2 im Tier besser wirkt als im Menschen! Anders ausgedrückt, im Menschen muß BMP-2 in 100-1000fach höheren, (unphysiologischen Dosen), eingesetzt werden mit starken Nebenwirkungen z.B. im Wirbelsäulenbereich. Im vorliegenden DFG-Antrag wird vorgeschlagen, eine Dosisreduktion nach dem Vorbild der physiologischen Knochenheilung durch eine konsekutive, raumzeitlich-geordnete, Freisetzung mehrerer Wachstumsfaktoren zu suchen.Daher besteht das Hauptziel dieses DFG-Projektes weiterhin im Erkenntnisgewinn zur Herstellung multimodaler, bioaktiver nanofaser Hybridscaffolds zur Beschleunigung der Knochenheilung im kraniofazialen Bereich des Menschen.Zum Erkenntnisgewinn wurde die vielseitige Methode des Elektrospinnens resorbierbarer Polymere wie Polylaktid zu Hybridscaffolds verwendet, in denen die Wachstumsfaktoren entweder verkapselt oder adsorptiv gebunden werden. Wie im DFG-Forschungsbericht (Anlage 01) dargestellt ist, wurden alle vier Teilziele des vergangenen Antragszeitraumes voll erreicht. Als Herausragende Ergebnisse sind anzuführen die: (i) molekulare Sichtbarmachung und polydisperse Größenverteilung der Proteinmoleküle (Inklusate) in einzelnen Nanofasern; (ii) Identifizierung des Freisetzungsmechanismus durch Nanoporen als Reaktion Nullter-Ordnung, (iii) Freisetzung von verkapseltem VEGF nach 96 Tagen in unveränderter biologischer Höchstaktivität; (iv) Herstellung eines Nanofaserscaffolds mit bimodal freisetzenden Eigenschaften für VEGF und BMP-2 aus Adsorbaten als Reaktionen Erster-Ordnung; (v) Bildung kapillarähnlicher, lumenhaltiger Gefäße auf VEFG-Nanofaserscaffolds in einer zweizelligen Kokultur.Im kommenden Antragszeitraum sollen vor allem die physikalisch-chemischen Eigenschaften des Nanofaserscaffolds (Hydrolysezeit, Schrumpfen, Nanoporosität) und der darin enthaltenen Protein-Inklusate (Dispersität) verbessert werden. Dadurch soll die konsekutive, raumzeitlich-geordnete, Freisetzung verschiedener Wachstumsfaktoren ermöglicht werden, die im Tier (Ratte) erprobt wird. Diese Versuche sollen die Grundlage für eine gezielte Herstellung einer biohybriden Nanofaser-Barrieremembran zur beschleunigten und gesteuerten Knochenregeneration (GBR/GTR) im kraniofacialen Bereich bilden.Der Erfolg der anspruchsvollen Arbeiten wird nicht zuletzt auf die ausgezeichnete kollegiale und offene Kooperation der drei bewährten Arbeitsgruppen unter der erfreulichen Beteiligung von PD Dr. S. Ghanaati in Frankfurt zurückzuführen sein.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich: Privatdozent Shahram Michael Ghanaati, Ph.D.