Kardiovaskuläre Nanomedizin
Foto: Harald Unterweger\Uniklinikum Erlangen
Die Arbeitsgruppe Kardiovaskuläre Nanomedizin von SEON beschäftigt sich vorrangig mit der Diagnose sowie Entwicklung nanomedizinischer Behandlungsmöglichkeiten bei Atherosklerose. Trotz jüngster Fortschritte auf dem Gebiet der bildgebenden Techniken bleiben etliche vulnerable bzw. instabile Plaques unentdeckt. Der Einsatz von ultrakleinen superparamagnetischen Eisenoxid-Nanopartikeln (SPIONs) zur Verbesserung der verfügbaren nicht-invasiven Techniken soll die Erkennung atherosklerotischer Plaques verbessern und das Risiko akuter kardiovaskulärer Ereignisse verringern.
Die konventionelle medikamentöse Therapie wird üblicherweise systemisch verabreicht. Diese Handhabung hat zahlreiche ernstzunehmende Nachteile, etwa Nebenwirkungen sowie geringe Wirksamkeit innerhalb der zugelassenen Dosierung. In unseren Projekten versuchen wir, diese Nachteile zu überwinden, z. B. durch die gezielte Verabreichung von an Nanopartikel gekoppelten Medikamenten. Dieser Ansatz verspricht eine lokale Behandlung von Plaques, von der man erwartet, dass sie die unerwünschten Wirkungen erheblich minimiert, indem sie die Zytotoxizität des Medikaments und die erforderliche Dosierung verringert.
Ein weiteres zentrales Thema unserer Arbeit ist die vaskuläre Regeneration. Wir untersuchen die Zellkompatibilität verschiedener Hydrogele für den 3D-Gefäßdruck und die Möglichkeit, die Besiedlung von polymeren Nanofasergerüsten mit Hilfe der magnetischen Zellaussaat zu verbessern. In unserem neuen internationalen Projekt besiedeln wir magnetisch Gerüste auf Polyurethanbasis und handelsübliche Gerüste aus Polytetrafluorethylen, die mit Beschichtungen versehen sind, die die Zelladhäsion verbessern.
Im Rahmen des SFB/TRR 225 forschen wir an der Biofabrikation von präendothelialisierten, perfusiblen mikrovaskulären Netzwerken auf der Basis thermoresponsiver Polymertechnologie. Besonderes Augenmerk liegt dabei auf der Effektivität der Besiedlung und der Funktionalität des Netzwerks sowie der Biokompatibilität der unterstützenden Hydrogele (Biotinten). Längerfristig sollen diese Netze für gewebespezifische vaskularisierte Modelle angepasst werden.
Ansprechpartner
Geförderte Projekte (Auswahl)
Von den Grundlagen der Biofabrikation zu funktionalen Gewebemodellen (SFB/TRR 225)
SFB/Transregio DFG Förderung, 2018-2025
Projektziel
Im Rahmen des SFB/TRR 225 forschen wir an der Biofabrikation von präendothelialisierten, perfusiblen mikrovaskulären Netzwerken auf der Basis thermoresponsiver Polymertechnologie. Besonderes Augenmerk liegt dabei auf der Effektivität der Besiedlung und der Funktionalität des Netzwerks sowie der Biokompatibilität der unterstützenden Hydrogele (Biotinten). Längerfristig sollen diese Netze für gewebespezifische vaskularisierte Modelle angepasst werden.
Verbundpartner
- Dr. Taufiq Ahmad, UK Würzburg
- Dr. Krystyna Albrecht, UK Würzburg
- Prof. Dr. Andreas Arkudas, UKER
- Prof. Dr. Torsten Blunk, UK Würzburg
- Prof. Dr. Aldo R. Boccaccini, FAU
- Prof. Dr. Anja Bosserhoff, FAU
- Dr. Silvia Budday, FAU
- Prof. Dr. Iwona Cicha, UKER
- Dr. Rainer Detsch, FAU
- Prof. Dr.-Ing. Frank Döpper, Uni Bayreuth
- PD Dr. Regina Ebert, Uni Würzburg
- Prof. Dr. Süleyman Ergün, Uni Würzburg
- Prof. Dr. Ben Fabry, FAU
- Prof. Dr. Stefan Förster, FZ Jülich
- Prof. Dr. Dr. Oliver Friedrich, FAU
- Prof. Dr. Stephan Gekle, Uni Bayreuth
- Prof. Dr. Jürgen Groll, UK Würzburg
- Prof. Dr. Katrin Heinze, Uni Würzburg
- Prof. Dr. Dr. Raymund E. Horch, UKER
- Prof. Dr. Leonid Ionov, Uni Bayreuth
- Dr. Tomasz Jüngst, UK Würzburg
- PD Dr. Annika Kengelbach-Weigand, UKER
- Dr. Gregor Lang, UK Würzburg
- Prof. Dr. Tessa Lühmann, Uni Würzburg
- Prof. Dr. Janina Müller-Deile, UKER
- Prof. Dr. Georg Papastavrou, Uni Bayreuth
- Dr. Sahar Salehi, Uni Bayreuth
- Dr. Natascha Schäfer, UK Würzburg
- Prof. Dr. Thomas Scheibel, Uni Bayreuth
- Prof. Dr. Dirk W. Schubert, FAU
- Prof. Dr. Jürgen Seibel, Uni Würzburg
- Prof. Dr. Reiner Strick, UKER
- Dr. habil. Jörg Teßmar, UK Würzburg
- Prof. Dr. Carmen Villmann, UK Würzburg
- Prof. Dr. Harald Wajant, UK Würzburg
- Prof. Dr. Matthias Weiss, Uni Bayreuth
Nanomedizinischer Ansatz zur Prävention und Behandlung von Arteriosklerose
DFG Förderung, 2018-2020
Projektziel
Im Bereich der Atherosklerose hat sich das magnetische Targeting von SPION-beladenen Zellen auf Gefäßstents zur Verhinderung von Thrombose und Restenose als vielversprechender präklinischer Ansatz erwiesen. Durch die Erhöhung der effektiven lokalen Dosen von pharmazeutischen Wirkstoffen könnte das magnetische Drug Targeting auch ein nützliches Instrument zur Verbesserung der Plaquestabilität und zur Verringerung von Entzündungsreaktionen darstellen. In diesem Projekt untersuchen wir, die Auswirkungen von Blutbestandteilen auf die Akkumulation von Magnetpartikeln unter Blutfluss und führen in vivo Studien zum magnetischen Wirkstofftargeting durch.
Verbundpartner
- Prof. Dr. Tobias Bäuerle, UKER
- Prof. Dr. Margarete Goppelt-Struebe, UKER
- Prof. Dr. Harald Mangge, Uni Graz, Österreich
Entwicklung endothelialisierter gewebebasierter Transplantate mit kleinem Durchmesser für die Herz- und Gefäßchirurgie
DFG Förderung, 2017-2019
Projektziel
In diesem Projekt wird die Eignung verschiedener Scaffolds für die Gewebszüchtung zusammen mit neuartigen Zellaussaatmethoden untersucht, um röhrenförmige Transplantate für die kardiovaskuläre Therapie und Regeneration herzustellen. Unter Verwendung verschiedener Zellbesiedlungstechniken und Gerüste wird die Möglichkeit einer stabilen Besiedlung mit Gefäßzellen getestet und die mechanische Stabilität von Alginat/Protein-Hybrid-Hydrogelen untersucht, welche in 2D- und 3D-Form hergestellt werden.
Verbundpartner
- Prof. Dr. Aldo R. Boccaccini, FAU
- Dr. Barbara Dietel, UKER
Gefäßprothesen mit geringem Durchmesser und bioaktiver Beschichtung - Analyse der Hämokompatibilität und der endothelialen Zellantwort (BioCoatGraft)
BMBF Förderung, 2018-2020
Projektziel
Das Projekt umfasst die klinisch dringend benötigte Entwicklung, Produktion und die funktionelle in vitro Prüfung der schmalen Gefäßprothesen, basierend auf Polyurethanen für CABG. Im Besonderen werden folgende Hauptaufgaben adressiert: (1) Die Herstellung röhrenförmiger Transplantate mittels klinischen Polyurethanen, gefolgt von Modifikationen der Oberfläche mit bioaktiven Beschichtungen und der ausführlichen Analyse der physikalisch-chemischen Eigenschaften. (2) Die funktionelle Überprüfung der hergestellten röhrenförmigen Transplante, mit der Analyse der Hämokompatibilität und Thrombogenität unter statischen und dynamischen Bedingungen sowie die Untersuchung zwei verschiedener Endothelialisierungsvorgänge: Magnetische Aussaat der Endothelzellen (endothelial cells, EC) auf die luminale Oberfläche des Transplantates im Vergleich zur Perfusionsaussaat. (3) Die detaillierte mikroskopische Evaluierung der Endothelium-bedeckten Oberfläche, des endothelialen Secretoms und der Produktion der extrazellulären Matrix.
Verbundpartner
- Prof. Dr. Hania Hlawaty, INSERM, Frankreich
- Prof. Dr. Tomasz Ciach, Warsaw University of Technology, Polen
Nanomedizin für zielgerichtete Bildgebung und Behandlung von Atherothrombose: Entwicklung und erste klinische Machbarkeit (NanoAthero)
Large Scale FP7 EU Förderung, 2013-2018
Projektziel
Verbundpartner
