Forschungsprojekte

Einfluss der räumlich bzw. zeitlich differenzierten Präsentation multipler Wachstumsfaktoren in biomimetischen Multilayerbeschichtungen von titanimplantaten auf die periimplantäre Angiogenese und Osteogenese
(MultiBioAktiv)

 

Fördermittelgeber:

DFG

Bearbeitungszeitraum:

2016 - 2020

Partner:

Universitätsmedizin Göttingen, AG Prof. Henning Schliephake

Institut für Bioprozess- und Analysenmesstechnik e.V.

Projektleiter:

Prof. Dr.-Ing. Klaus Liefeith

Da die Verankerung enossaler Implantate im umgebenden Knochen immer häufiger durch Trauma, (degenerative) Erkrankungen oder deren Therapie beeinträchtigt ist, werden verstärkt osteogene Signalmoleküle zur Steigerung der knöchernen Regeneration auf der Implantatoberfläche eingesetzt. Trotz der Vielzahl der Entwicklungen zur Verankerung der Signalmoleküle an der Implantatoberfläche haben die Ansätze in vivo bisher nur eine begrenzte Wirkung gezeigt. Vor allem die nachfolgend aufgeführten Limitationen könnten diese bislang unbefriedigenden Ergebnisse begründen: (i) eine technisch bedingt zu geringe Menge an verankerbaren Wachstumsfaktoren, (ii) eine ungeeignete Freisetzungskinetik und (iii) die Beschränkung auf die Präsentation von überwiegend nur einer ausgewählten Wachstumsfaktorspezies. Da in die Prozesse der Angiogenese und Osteogenese eine Reihe von unterschiedlichen Zellpopulationen (Endothelzellen, mesenchymale undifferenzierte Zellen, Osteoblasten und Fibroblasten) und entsprechende Signalsysteme (die Proliferation, Angiogenese, Matrixbildung und osteogene Differenzierung steuern) involviert sind, scheint es dringend erforderlich zu sein, dass die Präsentation von Signalmolekülen auf Implantatoberflächen dieser komplexen physiologischen Situation gerecht wird. Aufgrund ihrer ECM-analogen Eigenschaften sind nanometerskalige Multilayerbeschichtungen auf der Basis von Glykosaminoglykanen (GAG) eine vielversprechende Technologie zur Biologisierung von Implantatoberflächen. Zusätzlich verfügen viele Wachstumsfaktoren über eine hoch affine Bindungsstelle für sGAG, so dass sie in sGAG-Multilayerbeschichtungen in biomimetischer Konzentration, Umgebung und Freisetzungskinetik präsentiert werden können. Diese Schichtsysteme bilden daher die Basis in diesem Antrag um mehrere Wachstumsfaktoren gleichzeitig zu präsentieren, Wirkanteile von gebundenen und freigesetzten Wachstumsfaktoren zu untersuchen und durch die Filmarchitektur und Druck-/Schreibprozesse Variationen in der räumlichen und zeitlichen Präsentation der Wachstumsfaktoren zu etablieren. 


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