Nanoskalige Biofunktionalisierng von Polymeroberflächen durch Laserstrahlung zur Steuerung der Zelldifferenzierung

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Ziel des Vorhabens ist die Reduzierung der Strukturierungsgröße bei der laserbasierten Nanostrukturierung durch Interferenztechniken und photochemischen Oberflächenfunktionalisierung von derzeit 2 μm - 120 nm - auf Werte Sub-100 Nanometer um deren Einfluss auf Selbsterneuerung und Differenzierung von humanen adulten Stammzellen zu untersuchen. Hierzu wird ein neuer Ansatz verfolgt, bei dem mit einer Kombination aus strukturreduzierender und intensitätserhöhender Interferenzverfahren eine laserinduzierter Abtrag bzw. eine photochemische Modifizierung der Substrate im Sub-100-nm-Bereich erzeugt werden soll. Durch Ultrakurzpulslaserstrahlung und eine prozessangepasste Schwarzschildoptik werden sowohl topographische Strukturen als auch chemisch aktive Ankerstrukturen im Bereich kleiner 100 nm erzeugt, die in ihrer Größe an entsprechende Rezeptor Regionen der Zellen (fokale Adhäsionspunkte) angepasst sind. Der Einfluss dieser topographischen und oberflächenchemischen Modifizierungen soll in diesem Projekt an neuronalen B35 Zellen sowie an mesenchymalen Stammzellen (MSC) und hämatopoetische Stammzellen (HSC) untersucht werden – insbesondere hinsichtlich Adhäsion, Proliferation, zellulärer Ausrichtung, Podienbildung, Migration, Differenzierung und Genexpression. Diese Kenntnisse sollen zu einer verbesserten in vitro Expansion adulter Stammzellen beitragen oder gezielte Implantatstrukturierungen im Bereich des Tissue Engineerings und der Regenerativen Medizin ermöglichen.