Gewebezüchtung
Die Arbeitsgruppe Salehi konzentriert sich auf die Entwicklung und Kombination fortschrittlicher Biomaterialien mit Mikrofertigungstechniken. Das Design und die Anwendung von Mikro- und Nanofunktionen werden untersucht, um komplexe und funktionelle Gewebekonstrukte zu entwickeln. Die modifizierten Strukturen werden verbesserte physikalische, mechanische und biologische Eigenschaften aufweisen.
Basierend auf dieser Vision über die in vitro Interaktion von Zellen und Geweben mit technischen Materialien ist es wichtig, Substrate mit unterschiedlichen Topographien und Morphologien zu entwerfen. Daher werden je nach Hart- oder Weichteileigenschaften fortschrittliche Herstellungs- und Verarbeitungstechniken eingesetzt, um geeignete Strukturen für das Wachstum zu entwerfen und ein funktionelles Gewebe zu bilden. Die Forschungsergebnisse sollen klären, wie Zellen die Biomaterialien wahrnehmen und darauf reagieren, und dadurch ihre Umgebung weiter verändern, um gewebeähnliche Konstrukte zu bauen.
Aktuelle Projekte zu den folgenden Themen sind:
• 3-dimensionale mikro- und nanostrukturierte Gerüste mit kontrollierter Architektur
• Entwickeltes Gewebe zur Regeneration von Hornhautepithel, Endothel und Stroma
• Verwendung externer Stimulationsfaktoren zur Verbesserung der Gewebebildung in vitro und Bewertung der konstruierten Konstrukte
• Bestimmung der Biomechanik von Geweben und deren geeigneten Gerüsten in vitro
• Gewebetechnik von Weich- und Hartgewebe wie Hornhaut, Skelettmuskel, Sehne, Knochen und deren Schnittstellen
Research Projects
Sprenger, Lys (M.Sc.)
lys.sprenger(.at.)uni-bayreuth.de
0921 55-6712
Großvolumiger Muskelverlust in Muskelgewebe kann durch Selbstregeneration nicht mehr kompensiert werden, hier werden Tissue-Engineering-Ansätze mit geeigneten Biomaterialien erforderlich, um die Funktionalität des Gewebes wiederherzustellen.
Muskelgewebe hat eine stark unidirektional orientierte und hierarchische Struktur, die für die Funktion des Muskels unerlässlich ist. Diese einzigartige Struktur sollte bei der in-vitro Züchtung von Muskelzellen berücksichtigt werden. In diesem Projekt konzentrieren wir uns auf die Entwicklung von elektrisch leitfähigen Biotinten zur Biofabrikation von anisotropem Skelettmuskelgewebe in 3D gedruckten Bioreaktoren. Das Projekt wird in enger Kooperation zwischen der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (Institut für Biomaterialien) und des Fraunhofer Institut für Produktionstechnik und Automatisierung (IPA) in der Außenstelle Bayreuth durchgeführt.
Sprenger, Lys (M.Sc.)
lys.sprenger(.at.)uni-bayreuth.de
0921 55-6712
Der Projekttext wird derzeit überarbeitet
Dr. Salehi-Müller, Sahar
sahar.salehi(.at.)uni-bayreuth.de
0921-55 6727
Eine große Herausforderung beim Hornhautgewebe-Engineering und bei der lamellaren Hornhauttransplantation besteht darin, synthetische Gerüste zu entwickeln, die die optischen und mechanischen Eigenschaften der nativen Hornhaut simulieren können. Wir haben verschiedene Substrate wie nanofaserige Gerüste und mikrogefertigte Substrate für das Cornea Tissue Engineering eingeführt, die als Hauptanforderung transparent sind, um die native Hornhaut nachzuahmen. Darüber hinaus bewerten wir die Bio- und Immunkompatibilität und wie sie die Lebensfähigkeit menschlicher Hornhautzellen unterstützen, ohne Effekte in Granulozyten und peripheren mononuklearen Blutzellen auszulösen.
Fig.: Transparentes nanofaseriges Gerüst aus PGS/PCL-Mischung bietet ein geeignetes Substrat für Endothelzellen mit hexagonaler Morphologie. (S. Salehi, et al. Acta Biomaterialia 2017, 50C, 370-380 und Macromol. Hook. Eng. 2014, 299, 455-69.) https://doi.org/10.1016/j.actbio.2017.01.013, DOI: 10.1002/mame.201300187) Copyright© 2017 Elsevier und Wiley & Sons.
Dr. Salehi-Müller, Sahar
sahar.salehi(.at.)uni-bayreuth.de
0921-55 6727
Die Skelettmuskulatur hat eine hohe Fähigkeit zur Selbstreparatur, kann sich aber bei einem signifikanten Gewebeverlust nicht regenerieren, was zu einem schweren Funktionsverlust führt. Daher konzentrieren wir uns in unserer Gruppe auf die Kombination von Biomaterialien und Mikrotechnologien, um ein funktionelles Skelettmuskelgewebe zu entwickeln. Von injizierbaren Materialien, um die Zellen zu Mikro- und Nanofasern zu transportieren, werden Gerüste evaluiert, um Muskelmikrogewebe herzustellen.
In einem Ansatz entwickelten wir ultradünne Zellträger als injizierbares Material mit Hilfe einer Mikrofabrikationstechnik zur Erzeugung ausgerichteter Skelettmyoblasten, eine Gewinneridee im Falling Walls Lab Sendai, Japan im Jahr 2015, und Finalist im Falling Walls Lab Berlin im Jahr 2015. Darüber hinaus haben wir elektrisch leitfähige nanofaserige Gerüste und mikrostrukturierte nasse Spinnfasern für das Tissue Engineering der Skelettmuskulatur eingesetzt. Leitfähige Substrate und ausgerichtete Topographie der Fasern zeigten einen synergistischen Effekt auf die Myogenese und führten zur Bildung von kontraktilen Myofasern unter der externen elektrischen Stimulation.
Fig.: Flexible Zellträger eignen sich als Substrat für die Zellausrichtung und können die Zellen mechanisch gegen den Injektionsdruck abstützen. Myotubes mit einer Länge um 400 μm wurden auf injizierbaren Trägern gebildet. (S. Salehi, et al. ACS Biomat. Sci. & Eng. 2017, 3 (4), 579-589. DOI: 10.1021/acsbiomaterials.6b00696. Copyright© 2017 American Chemical Society.)
Dr. Salehi-Müller, Sahar
sahar.salehi(.at.)uni-bayreuth.de
0921-55 6727
Das Projekt wird gefördert (2019-2021) von der DFG Forschungsgemeinschaft (DFG) zum Thema „Neues Werkzeug zur Herstellung von Mikrogeweben mit anisotroper Faserstruktur auf Basis von Touch-Spinning und 3D-Druck“, in Zusammenarbeit mit Prof. Leonid Ionov von der Universität Bayreuth.
Dr. Salehi-Müller, Sahar
sahar.salehi(.at.)uni-bayreuth.de
0921-55 6727
Dieses Projekt wird vom DFG TRR-SFB 225 Konsortium als Teilprojekt B03 zum Thema „Simultanes Drucken und Biofabrikation von Skelettmuskelgewebe und Bioreaktor“ gefördert (2018-2021). Das Projekt wird in Zusammenarbeit mit Prof. Boccaccini von der Universität Erlangen und Prof. Jan Hansmann von der Fachhochschule Würzburg-Schweinfurt durchgeführt.
Für weitere Informationen siehe auch die Homepage des TRR-SFB 225 Biofabrikation
Publications
Sawan Shetty, Selvakumar Murugesan, Sahar Salehi, Alexandra Pellert, Melanie Scheibel, Thomas Scheibel & Srinivasan Anandhan
Evaluation of piezoelectric behavior and biocompatibility of poly(vinylidene fluoride) ultrafine fibers with incorporated talc nanosheets
Koeck, K. S., Salehi, S., Humenik, M. & Scheibel, T.
Processing of Continuous Non-Crosslinked Collagen Fibers for Microtissue Formation at the Muscle-Tendon Interface
Advanced functional Materials, 2021
Aigner T. B., Haynl C., Salehi S., O'Connor A., Scheibel T.
Nerve guidance conduit design based on self-rolling tubes
Materials Today Bio, 5, 100042
Salehi S., Koeck K., Scheibel T.
Spider silk for tissue engineering applications
Molecules, 25, 737-757
Sadeghian B. R., Ebrahimi M., Salehi S.
Electrical stimulation of microengineered skeletal muscle tissue, effect of stimulus parameters on myotube contractility and maturation.
J. Tissue. Eng. Regen. Med., 12: 912 – 922.
Salehi S., Scheibel T.
Biomimetic spider silk fibres: from vision to reality
The Biochemist, 40: 4 – 7
Wicklein V. J., Singer B. B., Scheibel T., Salehi S.
Nanoengineered biomaterials for corneal regeneration
In: Nanoengineered Biomaterials for Regenerative Medicine. Micro- and Nano Technologies, Elsevier: 379-415