Simultane osteogene und chondrogene Differenzierung von mesenchymalen Stammzellen in biphasischen Scaffolds aus marinen Kollagenen

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Im Mittelpunkt des beantragten Forschungsvorhabens stehen biphasische Scaffolds aus marinen Kollagenen zur osteochondralen Defektheilung. Wir wollen Konstrukte entwickeln, die aus kovalent miteinander verknüpften Kollagenphasen zur Knochen- bzw. Knorpelregeneration bestehen. Die knöcherne Phase basiert auf Kollagen aus Lachshaut, welches mit nanokristallinem Hydroxylapatit mineralisiert ist. Den Hauptbestandteil der Knorpelphase bildet ein Kollagen, isoliert aus Quallen. Die konsequente Verwendung dieser beiden marinen Kollagene bietet gegenüber Kollagenen aus Säugetieren den Vorteil eines deutlich verringerten Übertragungsrisikos von Pathogenen. Ausgehend von einer Basisstruktur aus den beiden genannten Kollagenen werden wir die Scaffoldmatrix derart modifizieren, dass eine simultane osteogene und chondrogene Differenzierung von humanen mesenchymalen Stammzellen innerhalb eines Scaffolds möglich wird. Wir wollen bei der Modifizierung der Scaffolds bewusst auf Wachstums-faktoren verzichten, da diese sowohl kostspielig als auch in ihrer Wirkung auf den Gesamtorganismus umstritten sind. Stattdessen sollen verschiedene Metallionen und Chondroitinsulfat zur gezielten Funktionalisierung eingesetzt werden. Die Differenzierung von mesenchymalen Stammzellen wird zunächst durch Perfusion der biphasischen Scaffolds mit verschiedenen Medien optimiert, bis zum Projektende soll aber die gemeinsame Kultivierung in einem einheitlichen osteochondralen Medium realisiert werden. Am Ende des Forschungsvorhabens sollen funktionale osteochondrale Konstrukte zur Verfügung stehen, die Optionen für neue regenerative Therapien am Menschen eröffnen.