Funktionalisierte Polymermembranen mit biomimetischen Liganden als Trägermaterialien für mesenchymale Stammzellen

Die Zielstellung des beantragten Vorhabens besteht deshalb in der Entwicklung eines neuartigen Kultursubstrates, welches die Anheftung von hMSC durch die Schaffung einer entsprechenden Oberflächenchemie und Kopplung biomimetischer Liganden fördert. Dieses Substrat soll zudem stimuli-responsiv sein, was eine Abhängigkeit der Adhäsion von der Temperatur bedeutet. Während bei Normalbedingungen von 37°C das Substrat adhäsiv sein soll, werden die Zellen bei Abkühlung auf Zimmertemperatur von Substrat freigesetzt. Dadurch entfallen die notwendigen Präparationsschritte, die üblicherweise bei Zellkulturflaschen angewendet werden müssen. Um alle genannten Voraussetzungen zu erfüllen, sollte eine Ultrafiltrationsmembran, die in Bioreaktoren entweder als Flach- oder Hohlfasermembranen eingesetzt werden kann, entsprechend funktionalisiert werden und durch in vitro Versuche deren Brauchbarkeit untersucht werden. Im Einzelnen sollen dafür Ultrafiltrationsmembranen aus medizinisch zugelassenen Polymeren wie Polypropylen oder Polyetherimid hergestellt werden (i), die mit naßchemischer und photochemischer Verfahren zur Pfropfung der Polymermembran mit thermoresponsiven Polymeren wir Poly-N-Isopropylamid (Poly-NIPA) und Modifizierung der Pfropfpolymere mit Oligopeptiden und Sacchariden zur Förderung der Adhäsion und Expansion von hMSC ausgestattet werden (ii), wobei Transporteigenschaften und Oberflächenzusammensetzung der Membranen mit physikochemischen Methoden charakterisiert werden (iii). Weiterhin soll die Adsorption bestimmter Proteine mit Einfluss auf die Zelladhäsion bestimmt werden (iv), gefolgt von der Bestimmung der Adhäsion von hMSC unter Berücksichtigung des  thermoresponsiven Effektes (v). Schließlich sind Untersuchungen zur Bestimmung des Wachstums und der Differenzierungsfähigkeit von hMSC in Abhängigkeit von der Oberflächenzusammensetzung, sowie Freisetzungsuntersuchungen der Zellen durch thermoresponsiven Effekt vorgesehen (vi).