Development of a dual layer, conductive, biomimetic polymer scaffold for cardiac tissue engineering
Since January 2018, we have been presenting an exciting topic in the field of materials science every month.
The “topic of the month” is explained in a simple and understandable way and provides informative insights into the research activities of our department.
The topic of the month in March comes from the Institute of Biomaterials (WW7) and has the title:
Development of a dual layer, conductive, biomimetic polymer scaffold for cardiac tissue engineering
by Lena Vogt and Florian Ruther
Worum geht es bei dem Thema?
Das Ziel unseres DFG geförderten Projekts ist es ein zweischichtiges Polymer-Gerüst herzustellen, das Anwendung in der kardialen Gewebeersatztherapie finden soll (siehe Abbildung 1).
Die untere Schicht besteht aus einem synthetischen Polymer, in das Makroporen eingebracht werden. Die darüber liegende Schicht besteht aus einer dünnen, leitfähigen Polymerfasermatte, die mittels Elektrospinnens erzeugt wird (siehe Abbildung 2).
Elektrospinnen ist ein Prozess bei dem eine Polymerlösung an einer Elektrode dosiert und durch das elektrische Feld von dieser Elektrode abgezogen und in Richtung einer Kollektorelektrode beschleunigt wird. Dadurch kann unterschiedliches Material in nano- bis mikrometerdicke Fasern gesponnen werden. Die von uns hergestellten Fasermatten sollen nicht nur die topographischen und mechanischen Eigenschaften des menschlichen Myokards imitieren, sondern auch die Reizweiterleitung gewährleisten. Um das zu schaffen, mischen wir in unsere Polymerlösung zum Elektrospinnen eine weitere Komponente in Form eines leitfähigen Polymers.
Wo findet es Anwendung?
Heutzutage gehören kardiovaskuläre Erkrankungen immer noch zu den führenden Todesursachen weltweit. Bei einem Herzinfarkt kommt es durch blockierte Arterien zu einer Unterversorgung des Herzens mit Sauerstoff und Nährstoffen, was zur Vernarbung des infarzierten Gewebes führt. Da sich unsere Herzgewebezellen fast nicht selbstständig regenerieren können und es immer noch zu wenige Spenderorgane gibt, wird nach neuen Ansätzen im Bereich der kardialen Gewebetherapie (englisch: Cardiac Tissue Engineering) geforscht. Das Elektrospinnen spielt hierbei eine besondere Rolle, da wir damit die faserartige Struktur der extrazellulären Matrix des menschlichen Myokards relativ einfach nachahmen können.
Was ist weiter geplant?
Aktuell werden nun beide Schichten zusammengebracht. Das finale System wird dann an unsere Kollegen am Universitätsklinikum weitergeben, wo sie es auf die Verträglichkeit und Effekte auf lebende Zellen hin untersuchen werden.
Zu den Personen:
Name: Lena Vogt
Studium: Medizintechnik (FAU)
Position: Wissenschaftliche Angestellte
Name: Florian Ruther
Studium: Medizintechnik (FAU)
Position: Wissenschaftlicher Angestellter