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2015|16 Jahresbericht Fraunhofer IGB - clickECM – EINE INNOVATIVE BIOLOGISCHE BESCHICHTUNG FÜR IMPLANTATE

60 1 2 MEDIZIN clickECM – EINE INNOVATIVE BIOLOGISCHE BESCHICHTUNG FÜR IMPLANTATE Sybil Mara Ruff, Silke Keller, Günter Tovar, Monika Bach, Petra Kluger Optimierte Biokompatibilität für Implantate iomaterialien nden in der edizintechnik und in der rtho- ädie ein reites n endungss ektrum ie mechanischen Anforderungen, die solche Materialien erfüllen müssen, erden von den gängigen aterialien meist in e zellenter eise erfüllt Im Hin lick auf die iologische erträglichkeit esteht edoch noch timierungs edarf m die erträg- lichkeit mit dem biologischen System und die Integration des k r erfremden aterials in den rganismus zu ver essern, können Implantate beispielsweise mit biokompatiblen und biologisch funktionalen Beschichtungen ausgerüstet werden Herk mmliche iologische eschichtungen eruhen in der Regel auf Physisorption, das heißt die Biomoleküle haften ü er h sikalische echsel irkungen am erflächenmateri- al an ie ta ilität dieser eschichtung ist daher häu g nicht zufriedenstellend Ziel des clickECM-Projekts war die Entwicklung einer stabilen eschichtung von erflächen mit der humanen e trazellu- lären atri (engl e tracellular matri , ), die im Ge e e die natürliche mge ung der ellen ildet ie esteht aus einem kom le en etz erk an iomolekülen, ie Faser ro- teinen, Proteoglykanen und Glykosaminoglykanen, aber auch aus lektrol ten, asser und ignalmolekülen ie ist ma - ge lich an zellulären orgängen ie der e egung und der nhaftung der ellen an erflächen, zudem an der ignal- eiterleitung und iomechanischen timuli eteiligt urch ihre einzigartige usammensetzung an iomolekülen und der daraus resultierenden hohen biologischen Aktivität stellt die humane ECM das ideale Biomaterial für die Beschichtung von Im lantatmaterialien dar Kovalente Bindung der click CM an Oberflächen Um eine kovalente, das heißt feste chemische Anbindung der humanen auf arti ziellen erflächen zu erreichen, haben wir die ECM über eine sogenannte Click-Reaktion auf die erflächen immo ilisiert ieser eaktionst , der auch in Gegen art der zahlreichen natürlichen Funktionalitäten der m glich ist, zeichnet sich durch eine hohe iokom- ati ilität, ezi tät und elektivität aus unächst erfolgte die Ausstattung der ECM mit den nötigen chemischen Click- Gru en Hierfür ha en ir eine humane aus rimären Zellen generiert, in vitro kultiviert und währenddessen mithilfe des Metabolischen Oligosaccharid Engineerings (MOE) mit ziden funktionalisiert ( ) ie kovalente n indung die- ser click an u strato erflächen erfolgte im nächsten Schritt über die komplementäre Click-Funktionalisierung der erflächen mit einer aktivierten lkin er indung ( i en- zoc clooktin, I ) urch die hohe ings annung des c- looktins kann auf die er endung des z toto isch irkenden u ferkatal sators verzichtet erden tabile wachstumsf rdernde clickECM-Beschichtung ie erfolgreiche in ringung der zid Gru en in die Glykanstrukturen der clickECM durch das MOE konnte durch eine Reaktion mit einem Alkin-funktionalen Farbstoff nachge iesen erden ( ) ie isolierte clickECM war in ihrer iologischen usammensetzung mit der der humanen Haut vergleich ar, ie histologische und immunz - tochemische Fär ungen estätigten ( ) as erhältnis dieser om onenten ents rach dem humaner ermis a ei stellte sich heraus, dass die kovalente clickECM-Beschichtung, verglichen mit unbeschichteten oder DIBO-funktionalisierten Glassu straten, die ermehrung der ellen signi kant erh ht 20 μm 12

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