Funktionelle Charakterisierung der Wechselwirkungen zwischen neuartigen polymeren Biomaterialien und dem Organismus

Die funktionelle Wiederherstellung geschädigter Zellen, Gewebe oder Organe ist das Hauptziel der regenerativen Medizin. Der Einsatz innovativer Biomaterialien, die mit dem Organismus positiv interagieren, gilt als besonders aussichtsreicher Ansatz zur Realisierung dieses Ziels. Aus diesem Grund sind die Entwicklung neuartiger Biomaterialkonzepte und die Verbesserung des Verständnisses der Wechselwirkungen zwischen Biomaterial und Organismus Kernthemen der aktuellen Biomaterialforschung.
Die vorliegende Arbeit wurde im Kontex des von der Helmholtz-Gemeinschaft geförderten Portfoliothemas "Technologie und Medizin - Multimodale Bildgebung zur Aufklärung des in-vivo-Verhaltens von polymeren Biomaterialien" angefertigt. Die Aufgabe der beteiligten Helmholtz-Zentren und Universitäten besteht in der Entwicklung und Optimierung multiskaliger und multimodaler Bildgebungsverfahren zur Untersuchung des Verhaltens polymerer Biomaterialien im Körper. Das Hauptaugenmerk soll dabei auf der Aufklärung der auftretenden Wechelwirkungen zwischen Biomaterial und Organismus sowie der Identifizierung der Abbauprodukte des jeweiligen Biomaterials liegen, mit dem Ziel, dessen in-vivo-Verhalten besser vorhersagen zu können und so die Entwicklungszeiten erheblich zu verkürzen.
Gegenstand der vorliegenden Arbeit war es, eine Gruppe vielversprechender polymerer Biomaterialien auf der Basis von Gelantine hinsichtlich ihrer Wechselwirkungen mit ausgewählten Zelltypen und dem gesamten Organismus eingehend zu charakterisieren. Die zu untersuchenden Gelantine-basierten Hydrogele wurden im Rahmen des oben genannten Helmholtz-Portfoliothemas von der Arbeitsgruppe um Dr. Axel Neffe am Helmholtz-Zentrum Geesthacht, Institut für Biomaterialforschung Teltow, synthetisiert sowie hinsichtlich ihrer Materialeigenschaften charakterisiert und ersten in-vitro-Experimenten mit murinen Fibroblasten und mesenchymalen Stammzellen eingesetzt. In der vorliegenden Arbeit sollte die Reaktion verschiedener humaner Zellsysteme, die Schlüsselrollen während der Gewebereaktion und Neovaskularisierung einnehmen, auf die Hydrogele und deren Abbauprodukte untersucht werden. Darüber hinaus sollte das In-vivo-Verhalten der Hydrogele in einem subkutanen Implantationsmodell in immunkompetenen Mäusen analysiert werden. Im Ergebnis sollte die vorliegende Dissertation einerseits dazu beitragen das Anwendungspotential der untersuchten Hydrogele zu beurteilen und andererseits das allgemeine Verständnis der Biomaterial-Gewebe-Interaktion zu erweitern.