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Forschungsprofil

Die demographische Entwicklung in Deutschland und anderen Industrienationen bedingt eine deutliche Zunahme von Patienten mit Knochendefekten und chronischen Wunden. Dies erfordert die Entwicklung neuartiger funktioneller Biomaterialien zur Verbesserung der Knochen- und Hautregeneration in einer alternden, multimorbiden Bevölkerung. Dafür ist es besonders vielversprechend, das Wissen über die Bedeutung der extrazellulären Matrix (EZM) für die Regeneration von Geweben in die Entwicklung von Biomaterialien einzubeziehen. Die Struktur und Zusammensetzung der EZM beeinflusst entscheidend zelluläre Differenzierungsprozesse und Funktionen und damit die Heilung von Geweben. Daher verfolgt der TRR 67 das Ziel, neuartige funktionelle Biomaterialien auf der Basis von artifizieller (a)EZM zu entwickeln und zu untersuchen. Wesentliche funktionelle Komponenten dieser Materialien sind Glykosaminoglykan-Derivate und Proteoglykan-Analoga in Kombination mit Strukturproteinen oder synthetischen Trägersubstanzen.

In der laufenden zweiten Förderperiode wurde nachgewiesen, dass bestimmte aEZM-basierte Biomaterialien Heilungsprozesse in Knochen und Haut fördern; zugrundeliegende molekulare Mechanismen konnten identifiziert werden. In der dritten Antragsperiode soll die Zielsetzung auf eine komplexere Ebene gehoben werden, indem die Biomaterialien mit mehreren Funktionalitäten ausgestattet werden, um sie an die speziellen Erfordernisse der in verschiedenen Phasen verlaufenden Regenerationsvorgänge in Knochen und Haut anzupassen. Zum Beispiel sollen Biomaterialien generiert werden, die anti-entzündliche, wundheilungsfördernde mit antibakteriellen Eigenschaften oder einer guten Adhäsion an Implantate kombinieren. Ferner sollen die molekularen Mechanismen charakterisiert werden, über welche diese multifunktionalen Biomaterialien Regenerationsvorgänge im Gewebe beeinflussen. Um den Translations-Aspekt weiter zu stärken, sollen die multifunktionalen aEZM-basierten Biomaterialien als Beschichtungen von Implantaten und Wundauflagen oder Trägersysteme für Zelltherapeutika entwickelt und in relevanten präklinischen Modellen mit eingeschränkter Knochen- oder Hautregeneration evaluiert werden. Danach erfolgt eine Validierung an Zell- oder Gewebeproben von Patientinnen und Patienten mit eingeschränkter Knochen- bzw. Hautregeneration; klinische Studien werden nicht beantragt. Fernziel ist es, eine Individualisierung der aEZM-basierten Biomaterialien für bestimmte Patientenpopulationen (z.B. Osteoporose, Diabetes) zu erreichen.

Der TRR 67 ist in zwei Projektbereiche unterteilt:

Der Projektbereich A – Matrixengineering umfasst die vorwiegend materialwissenschaftlich/chemisch ausgelegten Teilprojekte einschließlich zugehöriger analytisch ausgerichteter Teilprojekte.

Der Projektbereich B – Biologische Wirkprofile in Zellsystemen und aECM-gestützte Geweberegeneration bündelt Projekte mit zellbiologischer und klinischer Ausrichtung. Den Schwerpunkt bildet die systematische zell- und molekularbiologische Charakterisierung von Matrix/Zell-Wechselwirkungen in komplexen Systemen. Untersucht werden vor allem Zellarten, die in Knochen und Haut intensive Matrixkontakte eingehen.

Der Projektbereich T – Transfer soll die Entwicklung hin zur klinischen Translation weiter gefördert werden.

Das Integrierte Graduiertenkolleg "Matrixengineering" soll die im TRR 67 beschäftigten Doktoranden im Rahmen einer strukturierten Doktorandenqualifizierung durch vertiefende Ausbildungsmodule auf ihre spätere selbständige Forschungsarbeit vorbereiten und die einzelnen Teiprojekte inhaltlich und methodisch besser vernetzen. Es ist in die Dachorganisationen der Graduiertenschulen an der Universität Leipzig, die Research Academy Leipzig (RA Leipzig), integriert.