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Projekt
FOR 548: Polysialinsäure: Evaluation eines neuen Werkstoffs als Gerüstsubstanz für die Herstellung artifizieller Gewebe
Fachliche Zuordnung
Chemie
Medizin
Wärmetechnik/Verfahrenstechnik
Medizin
Wärmetechnik/Verfahrenstechnik
Förderung
Förderung von 2004 bis 2010
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 5471076
Die technischen Möglichkeiten in der operativen Medizin haben sich so herausragend entwickelt, dass der Ersatz kranker Organe durch gesunde Spenderorgane chirurgisch kaum noch eine Hürde darstellt. Dem Kenntniszuwachs im Bereich der Transplantations- und Rekonstruktionsmedizin steht jedoch immer drängender der Mangel an passenden Spenderorganen gegenüber. Diese Lücke durch die gezielte Schaffung künstlicher Organe zu schließen, ist das Ziel einer neuen Forschungsdisziplin, des Tissue Engineering.
Die Gestalt eines Organs bestimmt die Funktion ursächlich. Das heißt im künstlichen Organ muss die anatomische Architektur nachgebildet werden und es müssen alle Anschlüsse an die Versorgungs- und Entschlackungssysteme des Körpers hergestellt werden. Das Tissue Engineering ist aus diesem Grund auf den Einsatz von Gerüsten, scaffolds, angewiesen. Die Gerüste bilden das Organ nach, bieten den Träger für die aufwachsenden Zellen und bilden eine mechanische Stütze für die Zusammenführung verschiedener Gewebe (Organgewebe, Blut- und Lymphgefäße, Nervenzellen). Die Organgerüste dürfen allerdings keinen permanenten Charakter haben, da sie die Funktion des fertigen Transplantats behindern würden. Im Idealfall werden die Gerüste in einem geregelten Prozesses parallel zur Bildung des Organs zurück- bzw. abgebaut. Die Materialien, die zum Aufbau von Gerüsten genutzt werden, dürfen daher keine Abbauprodukte mit toxischen Eigenschaften produzieren.
Die Identifikation von scaffold-Materialien, die die Forderung nach vollständiger Biokompatibilität erfüllen und gleichzeitig die chemischen und physikalischen Eigenschaften bieten, die für die Herstellung solider Körper gefordert sind, gehört zu den größten Herausforderungen im Bereich des Tissue Engineering.
Ausgehend von einem im menschlichen Organismus gebildeten Biopolymer, der Polysialinsäure, verfolgt dieses Projekt das Ziel, neue, immunologisch inerte und gezielt abbaubare scaffold-Materialien zu entwickeln. Die Polysialinsäure bietet hervorragende Eigenschaften, dieses Ziel zu erreichen. Sie ist unter physiologischen Bedingungen sehr stabil, der Abbau kann über den Einsatz exogener und hoch spezifischer Enzyme eingeleitet werden und die zahlreichen funktionellen Gruppen des Zuckers können genutzt werden, um seine Eigenschaften auf organisch- und anorganisch-chemischem Wege zu verändern beziehungsweise für den jeweiligen Einsatz zu optimieren.
Die Gestalt eines Organs bestimmt die Funktion ursächlich. Das heißt im künstlichen Organ muss die anatomische Architektur nachgebildet werden und es müssen alle Anschlüsse an die Versorgungs- und Entschlackungssysteme des Körpers hergestellt werden. Das Tissue Engineering ist aus diesem Grund auf den Einsatz von Gerüsten, scaffolds, angewiesen. Die Gerüste bilden das Organ nach, bieten den Träger für die aufwachsenden Zellen und bilden eine mechanische Stütze für die Zusammenführung verschiedener Gewebe (Organgewebe, Blut- und Lymphgefäße, Nervenzellen). Die Organgerüste dürfen allerdings keinen permanenten Charakter haben, da sie die Funktion des fertigen Transplantats behindern würden. Im Idealfall werden die Gerüste in einem geregelten Prozesses parallel zur Bildung des Organs zurück- bzw. abgebaut. Die Materialien, die zum Aufbau von Gerüsten genutzt werden, dürfen daher keine Abbauprodukte mit toxischen Eigenschaften produzieren.
Die Identifikation von scaffold-Materialien, die die Forderung nach vollständiger Biokompatibilität erfüllen und gleichzeitig die chemischen und physikalischen Eigenschaften bieten, die für die Herstellung solider Körper gefordert sind, gehört zu den größten Herausforderungen im Bereich des Tissue Engineering.
Ausgehend von einem im menschlichen Organismus gebildeten Biopolymer, der Polysialinsäure, verfolgt dieses Projekt das Ziel, neue, immunologisch inerte und gezielt abbaubare scaffold-Materialien zu entwickeln. Die Polysialinsäure bietet hervorragende Eigenschaften, dieses Ziel zu erreichen. Sie ist unter physiologischen Bedingungen sehr stabil, der Abbau kann über den Einsatz exogener und hoch spezifischer Enzyme eingeleitet werden und die zahlreichen funktionellen Gruppen des Zuckers können genutzt werden, um seine Eigenschaften auf organisch- und anorganisch-chemischem Wege zu verändern beziehungsweise für den jeweiligen Einsatz zu optimieren.
DFG-Verfahren
Forschungsgruppen
Projekte
- Biotechnological production; protein engineering (Antragstellerinnen / Antragsteller Gerardy-Schahn, Rita ; Scheper, Thomas )
- Characterization of material properties of polysialic acids (Antragsteller Bormann, Dirk )
- Cross-linking and decoration of polysialic acid (Antragsteller Kirschning, Andreas )
- Development of techniques for the production of 2D- and 3D-solids from polysialic acids and characterization of hierarchic self-organization structures (Antragsteller Schuster, Robert H. )
- Immobilization of polysialic acid on the surfaces of biometerials (Antragsteller Behrens, Peter )
- In vivo application of polySia-based materials in a rat model of peripheral nerve regeneration - Impact on morphological and functional regeneration (Antragstellerin Grothe, Claudia )
- Interacitve testing and optimization of polySia matrices effects on cell systems based on DNA microarray techniques (Antragsteller Scheper, Thomas )
- Koordination der Forschungsgruppe 548 (Antragstellerin Gerardy-Schahn, Rita )
- Modifizierung von Polisialinsäure durch Derivatisierung und Modifizierung (Antragsteller Behrens, Peter )
- Purification and recombinant production of polysialic acid (Antragsteller Kirschning, Andreas )
- Reinigung und Produktion von Plysia (Antragsteller Scheper, Thomas )
- Static and dynamic cultivation conditions to characterise matrix qualities of simple and complex polySia-based materials. Monitoring of cell parameters by DNA microarray and cell biological methods (Antragstellerinnen Grothe, Claudia ; Kasper, Cornelia )
- Studies on the controlled degradation of polySia scaffolds (Antragstellerin Gerardy-Schahn, Rita )
- Towards 3rd generation scaffolds: Enzyme design for in vitro production of natural and functionalized spolySia (Antragstellerin Gerardy-Schahn, Rita )
Sprecherin
Professorin Dr. Rita Gerardy-Schahn
