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Etablierung eines Parametersetups für den 3D-Druck von Kollagen-Hyaluronsäure-Methacrylat Scaffolds

Thema
Scaffold-basierte 3D-Zellträgerstrukturen besitzen ein großes Potential für die regenerative Medizin, wie z.B. bei der Generierung patientenspezifischer Implantate, der Simulation der Mikroumgebung von Tumoren oder für die Applikation als Biosensoren. Für die Etablierung einer tumorähnlichen Mikroumgebung sind dabei sowohl die strukturellen und biochemischen Eigenschaften wie auch die physikochemischen Eigenschaften von großer Bedeutung. Meist werden Hydrogele, wie Kollagen, Hyaluronsäure, Gelatine, Alginat oder Polyethylenglycol für die Herstellung der artifiziellen Tumormikroumgebung verwendet. Für die Herstellung einer stabilen 3D-Struktur aus den (Bio)Polymeren spielen insbesondere deren viskoelastische Eigenschaften eine große Rolle. Weiterhin sollten die Polymere über ausreichend funktionelle Gruppen verfügen, mit denen es möglich ist über einfache Vernetzungsstrategien Hydrogele herzustellen. Die Edukte für diese Vernetzungsreaktionen sollten dabei eine hohe Biokompatibilität ausweisen.

Daher liegt der Schwerpunkt dieser Arbeit in der Etablierung eines Parametersetups für den 3D Druck von Hydrogelen. Als Materialsystem dient dabei Kollagen und Hyaluronsäure-Methacrylat. Neben der Synthese von Hyaluronsäure-Methacrylat erfolgt die Bestimmung der Temperaturabhängigkeit der Viskosität unterschiedlicher Zusammensetzungen an Hyaluronsäure-Methacrylat und Kollagen. Anschließend erfolgt die Etablierung eines Parameterprotokolls für die Herstellung von Scaffolds mittels der 3D-Biodruckanlage. Dabei sollen Parameter wie Temperatur, Düsendurchmesser, Druck, sowie Strangabstände optimiert werden. Die Vernetzung erfolgt durch Fibrillieren des Kollagens. Die Scaffolds werden dann hinsichtlich ihrer Stabilität unter Zellkulturbedingungen getestet.

Arbeitsschwerpunkte

  • Bestimmung der Viskosität verschiedener Kollagen/Hyaluronsäure-Methacrylat Zusammensetzungen mittels Rheologie
  • Etablierung der Parameter für den 3D-Druck ausgewählter Kollagen/Hyaluronsäure-Methacrylat Mischungen
  • Analyse der mechanischen Eigenschaften der Scaffolds in Abhängigkeit vom Masseverhältnis zwischen Kollagen und Hyaluronsäure-Methacrylat
  • Testung der Stabilität der Scaffolds unter Zellkulturbedingungen

Anforderungen
Als geeignete(r) Kandidat(in) befinden Sie sich in der Ausbildung zum Chemiker, Biotechnologen oder Biologen und verfügen über erste Erfahrungen in der experimentellen Laborpraxis. Darüber hinaus haben Sie ein großes Interesse an interdisziplinären naturwissenschaftlichen Themen.


detaillierte Informationen: pdf-Datei
Betreuer: Prof. Dr.-Ing. K. Liefeith

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