Entwicklung eines Nukleinsäure-basierten modularen Systems zur kontrollierten sequentiellen Freisetzung osteogener Wachstumsfaktoren auf Titanoberflächen

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Ziel des beantragten Teilprojektes ist die Weiterentwicklung eines Nukleinsäure-basierten modularen Immobilisierungssystems zur Biofunktionalisierung von Implantatmaterialien. Hierdurch wird es möglich, gleichzeitig verschiedene bioaktive Moleküle mit zielgerichtet differenzierter Stabilität auf einer Implantatoberfläche zu immobilisieren und damit ein steuerbares sequentielles Freisetzungsverhalten der einzelnen Wirkstoffe zu gestalten. Entscheidend ist dabei die Stabilität des sich beim Immobilisierungsprozess durch Hybridisierung des Gegenstrang-Wirkstoff-Konjugates am fixierten Ankerstrang bildenden Nukleinsäure-Doppelstrang-Systems. Dazu werden umfassende Untersuchungen zur Abhängigkeit der Hybridisierungs- und Freisetzungskinetik von spez. Merkmalen der Doppelstrangstruktur (Länge, Guanin/Cytosin(GC)-Gehalt, Mismatch-Paare) durchgeführt und deren Potenzial zur gezielten Einflussnahme auf das Freisetzungsverhalten getestet. Hierzu werden Konjugate unterschied lieber Gegenstrangsequenzen mit den für periimplantäre Knochenregeneration relevanten Wachstumsfaktoren (WF): PDGF, VEGF, bFGF, TGFßl, BMP2 eingesetzt. Die Strukturabhängigkeit der Hybridisierungs- und Freisetzungskinetik wird dabei vorzugsweise fluoreszenzspektroskopisch untersucht. Ausgehend von diesen Ergebnissen werden die WF zunächst einzeln mit unterschiedlichen Ankerstrang-Gegenstrang-Systemen und dadurch modifizierter unterschiedlicher Freisetzungskinetik auf Titanoberflächen immobilisiert. Abschließend wird in der ersten Antragsperiode eine Kombination (VEGF-BMP2) mit früher (VEGF) und später (BMP2) Freisetzung exemplarisch getestet. Die detaillierte in vitro Analyse und in vivo Untersuchung der biologischen Wirkung wird vom Projektpartner in Göttingen in zellbiologischen Untersuchungen und Tierexperimenten getestet.