Forschungsgruppe "Biofabrikation"

Gruppenmitglieder:

Tamara Aigner, Elise DeSimone, Dr. Kiran Pawar, Vanessa Trossmann


Überblick:

Biofabrikation ist ein junger, aufstrebender Teilbereich des Forschungsgebietes Biomaterialien mit dem Ziel, 3-dimensionale biokompatible Gerüste für die regenerative Medizin aus natürlichen Materialien als Basiskomponenten in Kombination mit Zellen herzustellen. Durch den Einsatz von neuen Materialien sollen dabei die nativen Gewebeeigenschaften von Knochen, Sehnen, Haut, Nerven u.a. mimetisch nachgestellt werden. Notwendige Eigenschaften von Implantaten sind definierte 3D-Strukturen, gewebespezifische hierarchische Morphologie und angepasste biochemische Zusammensetzung. Die Eigenschaften biologischer Materialien übertreffen oft die der künstlich hergestellten. Ein bekanntes Beispiel ist die Spinnenseide. Die Arbeitsgruppe Biofabrikation untersucht rekombinant hergestellte modellhafte Strukturproteinen, die von den natürlichen Sequenzen von Spinnenseide und Muschelkollagenen mimetisch abgeleitet sind, für die Eignung in der regenerativen Medizin. In der Natur werden diese Proteine fast ausschließlich zu Fäden verarbeitet. Allerdings ist es in-vitro mit Hilfe unterschiedlicher verfahrenstechnischer Methoden andere Formkörper wie zum Beispiel Filme, Hydrogele, Schäume, Vliese, und Nanofasern mit ausgerichteter Struktur und kontrollierter Topografie in Kombination mit unterschiedlichen Zelltypen herzustellen.

 

Abb. 1: Filme, Schäume und Nanofaser-Vliesse als Gerüste für Zellen.

 
 

Tamara Aigner (M.Sc.)  
0921-55 7335
tamara.aigner(.at.)bm.uni-bayreuth.de  
Forschungsprojekt:

Röhrenförmige Strukturen aus Verbundmaterialien mit Spinnenseide als Nervenleitstruktur

Die Verwendung von Nerven-Autotransplantaten ist auch heutzutage noch immer der Goldstandard zur Behandlung von peripheren Nervenverletzungen. Problematisch hierbei ist der Verlust an der Entnahmestelle, wobei eine vollständige Wiederherstellung der Funktion an der Empfängerstelle nicht garantiert werden kann. Nervenleitstrukturen stellen eine Alternative zu Nerven-Autotransplantaten dar. Spinnenseidenproteine besitzen durch ihre herausragende mechanische Stabilität bei gleichzeitiger enormer Elastizität die perfekten Voraussetzungen hierfür. Des Weiteren kann Spinnenseide modifiziert werden, um die Attraktivität für Nervenzellen zu optimieren. Diese Proteine können dann für selbstrollende Röhrchen bestehend aus einem zweilagigen Film verwendet werden, wobei die zweite Schicht von einem stimuli-responsiven Polymer gebildet wird. Das Prinzip hinter dem Roll-Mechanismus ist das inhomogene Verhalten der beiden Schichten als Antwort auf einen Stimulus wie zum Beispiel eine Änderung des pH-Wertes, der Temperatur oder des Lösungsmittels. Üblicherweise bezeichnet man diese beiden Schichten als „aktive“ und „passive“ Schicht, wobei die aktive Schicht durch den Stimulus anschwillt, während die passive Spinnenseidenschicht nicht reagiert und so das Rollen induziert wird.


Elise DeSimone (M.Sc.)  
0921-55 5593
elise.desimone(.at.)bm.uni-bayreuth.de  
Forschungsprojekt:

Under construction

 


Michael Suhre
Dr. Kiran Pawar  
0921-55 5593
kiran.pawar(.at.)bm.uni-bayreuth.de  
Forschungsprojekt:

Spinnenseiden-basierte Gerüste für Geweberegeneration

Rekombinant produzierte Spinnenseidenproteine haben ein hohes Potential für den Einsatz in der Geweberegeneration. Die Proteine können in verschiedene Morphologien mit kontrollierter Topographie verarbeitet werden, beispielsweise ausgerichtete oder regelose Fasergerüste, Schäume oder Hydrogele. Wir forschen an der Prozessierung von Faserproteinen oder Protein-Polymermischungen in 3D Biomaterialgerüste durch die Verwendung verschiedener Methoden wie z.B. Elektrospinnen, 3D Druck, Gefriertrocknen etc. Der Hauptfokus liegt auf der Herstellung von geeigneten Zellgerüststrukturen für Anwendungen in der Geweberegeneration mit naturähnlichen Eigenschaften, sowohl mit ausgerichteten Strukturen zur Unterstützung eines gerichteten Zellwachstums als auch Morphologien für flächiges Wachstum von Geweben.

 

Michael Suhre
Vanessa Trossmann (M.Sc.)  
0921-55 7349
vanessa.trossmann(.at.)bm.uni-bayreuth.de  
Forschungsprojekt:

Under construction

Abb. 2: Hydrogel bzw. Schaum aus dem rekombinanten Spinnenseidenprotein eADF4(C16).