Nanostrukturierte Oberflächen biomedizinischer Materialien zur Steuerung von Zelladhäsion, -proliferation und -differenzierung

Im Fokus der Dissertation mit o.g. Thematik steht die Oberflächenbeschichtung von Biomaterialien mit Hilfe der Layer- by- Layer- Technik (LbL), der Schichtbildung durch alternierende Adsorption gegensätzlich geladener Polyelektrolyte. Mit dieser Technik sollen Möglichkeiten geschaffen werden, die Bioverträglichkeit von Materialien für den menschlichen Organismus zu verbessern bzw. diese gezielt an spezifische Anwendungen insbesondere für das Tissue Engineering von Geweben anzupassen. Dabei besteht die Zielstellung darin, eine gerichtete Zellreaktion hervorrufen, so dass die Oberflächen einen bioaktiven Charakter aufweisen. Ein viel versprechender Ansatz ist hierbei die Imitation der natürlichen Umgebung verschiedener Zellen im Gewebeverband, der sogenannten extrazellulären Matrix (ECM). Durch die Herstellung komplexer LbL- Beschichtungen auf biomedizinischen Implantaten und Gerüststrukturen (scaffolds) für das Engineering von Geweben sollen wesentliche Merkmale der ECM in ihrer Komposition, Struktur und ihren mechanischen Eigenschaften nachgebildet werden. Dies ist durch die Verwendung biogener Polyelektrolyte unter Einbeziehung von Matrixproteinen wie Kollagen I, Adhäsionsproteinen wie Fibronektin, Glykosamino­glykanen wie Heparin und Wachstumsfaktoren wie dem basischen Fibroblasten- Wachstumsfaktor (bFGF) zu erreichen. Im Rahmen der Arbeit sollen LbL- Beschichtungen an Modelloberflächen (Glas, Siliziumwafer) vorgenommen werden und deren Zusammensetzung, Morphologie und mechanische Eigenschaften mit physikalisch- chemischen Untersuchungsmethoden charakterisiert werden. Die biologischen Eigenschaften dieser Substrate werden mit Zellkulturuntersuchungen unter Verwendung von Fibroblasten und mesenchymalen Stammzellen erforscht, wobei deren Anheftung, Wachstum und Differenzierung durch zellbiologisch- biochemische und molekular­biologische Methoden bestimmt werden sollen.