Peptid basierte Nanohybride als Adhäsivsystem für medizinische Anwendungen
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Meeresorganismen, wie die Miesmuschel Mytilus edulis, besitzen die Eigenschaft im Meerwasser auf einer Vielzahl von Oberflächen wie z. B. Glas, Kunststoff, Metall, Holz und sogar Teflon® anzuhaften. Ziel dieses interdisziplinären Forschungsvorhabens war die Entwicklung eines bioinspirierten Hybrid-Adhäsivsystems für medizinische Anwendungen. Als Basis für neuartige zahnmedizinische Dentinadhäsive sollten synthetische, von Haftproteinen der Miesmuschel Mytilus edulis (Mefp) abgeleitete, Peptide dienen, die über Spacer mit funktionalisierten Nanopartikeln verknüpft werden. Mit Hilfe eines solchen Hybrid-Adhäsivsystems sollte neben einer rein mikromechanischen Verankerung, wie sie bei momentan verwendeten Dentaladhäsiven vorliegt, eine zusätzliche chemische Bindung sowohl an die Zahnsubstanz als auch an Füllungsmaterialien erfolgen. Dies soll für eine stärkere Bindung von Füllungsmaterialien an die Zahnsubstanz sorgen. Die verwendeten Nanopartikel sollen als Kohäsionszentren dienen, die durch Interaktion mit den DOPA-Seitenketten des Adhäsivs die Funktion von Matrixmonomeren in gewöhnlichen Adhäsivsystemen übernehmen sollen. Zentrale Aufgaben lagen in erster Linie in der Entwicklung der Peptidsequenzen und der resultierenden Nanohybridsysteme. Ausgehend vom natürlichen Mefp-1 Dekapeptid wurde die Synthese verschiedener Deka- bzw. Ikosapeptide durchgeführt. HAp-Partikel wurden synthetisiert und funktionalisiert, um eine gezielte Wechselwirkung zwischen Nanopartikeln einerseits und Peptiden andererseits einstellen zu können. Polymere Spacer dienten dabei der räumlichen Trennung, um direkte Wechselwirkungen zwischen beiden Komponenten zu verhindern. Deren Anbindung an die funktionalisierten Nanopartikel sowie schließlich die Bindung der Peptide an die Spacer waren zentrale Aufgaben der Antragsperiode. Eigenschaften, Verhalten und Bindungswirkung experimenteller Adhäsive zu menschlichem Kollagen und Dentin wurden mittels analytischer Verfahren, Fraktografie und hochauflösender Mikroskopie beschrieben und in Mikrozugfestigkeitsmessungen quantifiziert. Als Modellsubstrate für Knochen und Zähne dienten präparierte Dentinoberflächen. Die Verklebung dentaler Restaurationsmaterialien sollte am Beispiel von Zirkonoxidoberflächen experimentell verifiziert werden. Dazu wurde die Klebefähigkeit von Deka- bzw. Ikosapeptiden auf Zirkonoxidoberflächen mittels Zugversuchen untersucht. Die Ergebnisse dieser Arbeit sollen dahingehend genutzt werden, Nanopartikel basierende Trägersysteme für therapeutische Zwecke mit Peptiden zu funktionalisieren. Die Ergebnisse aus dem Molecular Modelling dienen zukünftig dazu, die Wechselwirkungen von Peptiden mit Oberflächen hinsichtlich des Adsorptionsverhaltens zu untersuchen.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- Acta Biomater 2010; 6(12):4539-4546
Lohbauer U, Wagner A, Belli R, Stoetzel C, Hilpert A, Kurland HD, Grabow J, Müller FA
- COST strategic workshop, Bioinspired Materials, Vienna, 2010; pp 165/166
Richter K, Rischka K, Amkreutz M, Belli R, Grunwald I, Lohbauer U, Müller FA, Stötzel C, Wagner A, Hartwig A
- Dent Mater 2010; 26(2):e125
Belli R, Richter K, Wagner A, Rischka K, Petschelt A, Lohbauer U
- Dent Mater 2010; 26(2):e147-148
Wagner A, Stötzel C, Müller FA, Hilpert A, Petschelt A, Lohbauer U
- Dent Mater 2010; 26, Supplement 1:e18
Wagner A, Belli R, Stötzel C, Müller FA, Hilpert A, Petschelt A, Lohbauer U
