Ch. Alexiou: Magnetische Hybridmateria­lien für die regenerative Medizin: Herstellung, Simulation, Anwendung und toxikologische Untersuchungen

Beschreibung

Nach unserem Verständnis gibt es bei Wechselwirkungen von magnetischen Nanopartikeln mit einer sie umgebenden Matrix zwei Teilbereiche. Sie können in ein elastisches Gerüst eingebunden sein und somit als Teil eines Hybridmaterials mit ihrer Umgebung interagieren oder von außen in ein Material oder Gewebe eindringen und auf dem Weg durch das Material mit ihrer Umgebung Wechselwirkungen eingehen. Die Arbeiten von SEON werden sich daher um die Untersuchung von magnetischen Partikeln in einer gewebeähnlichen Umgebung oder in realem Gewebe drehen, sowie um deren Verhalten in fibrinbasierten Netzwerken, also Blutthromben.
Die Versuche zur Wechselwirkung von magnetischen Partikeln in Hydrogelen und Fibrinnetzwerken werden in enger Absprache mit Partnern des Schwerpunktes so angelegt sein, dass die Ergebnisse mit theoretischen Betrachtungen korreliert werden können. Ziel ist die Herstellung von superparamagnetischen Nanopartikel, die, unterstützt durch das Anlegen eines externen Magnetfeldes, tief in die Fibrinmatrix eindringen können und durch die Beschichtung mit Thrombolytika eine effiziente Thrombolyse auslösen (Abb. 1).
Besonderes Augenmerk werden wir auf das Verhalten von Partikeln beim Übertritt von den Gefäßen in angrenzende Gewebe legen (Transzytose), ein Vorgang der beim Drug Targeting eine essentielle Rolle einnimmt. Dazu wird ein Modellsystem entwickelt welches ermöglicht Änderungen in der Proteinkorona von Nanopartikel nach dem Übergang durch die Endothelschicht in z.B. ein Tumorgewebe zu simulieren um somit Nanopartikel optimal den jeweiligen Anforderungen anpassen zu können (Abb. 2).

© Alexiou

Außerdem werden wir zusammen mit Kooperationspartnern innerhalb und außerhalb des SPP1681 an der Generierung neuartiger, endothelialisierter Gefäßprothesen arbeiten. Hier kommen magnetische Partikel-Zellhybride zum Einsatz, die mittels Magnetfeldern auf die innere Oberfläche von Gefäßprothesen aufgebracht werden [1] (Abb. 3). Es sollen dafür neue Materialien entwickelt werden, die die Eigenschaften realer Gefäße besser abbilden und schlussendlich im Patienten länger und komplikationsfreier funktionieren.

Projektleiter

Prof. Dr. med. Christoph Alexiou, HNO-Klinik Erlangen, Sektion für experimentelle Onkologie und Nanomedizin (SEON)

Projektmitarbeiter

Dr. Ralf Friedrich, HNO-Klinik Erlangen, Sektion für experimentelle Onkologie und Nanomedizin (SEON)
Dr. Stefan Lyer, HNO-Klinik Erlangen, Sektion für experimentelle Onkologie und Nanomedizin (SEON)

Förderzeitraum

2013 -

Publikationen

[1] Friedrich RP, Janko C, Pöttler M, Tripal P, Zaloga J, Cicha I, Dürr S, Nowak J, Odenbach S, Slabu I, Liebl M, Trahms L, Stapf M, Hilger I, Lyer S, Alexiou C: Flow cytometry for intracellular SPION quantification: specificity and sensitivity in comparison with spectroscopic methods. Int J Nanomedicine, 2015

[2] Hornung A, Poettler M, Friedrich RP, Zaloge J, Unterweger H, Lyer S, Nowak J, Odenbach S, Alexiou C, Janko C: Treatment Efficiency of Free and Nanoparticle-Loaded Mitoxantrone for Magnetic Drug Targeting in Multicellular Tumor Spheroids, 2015

[3] Zaloga J, Stapf M, Nowak J, Pöttler M, Friedrich RP, Tietze R, Lyer S, Lee G, Odenbach S, Hilger I, Alexiou C: Tangential Flow Ultrafiltration Allows Purification and Concentration of Lauric Acid-/Albumin-Coated Particles for Improved Magnetic Treatment. Int. J. Mol. Sci., 2015

[4] Wisotzki EI, Friedrich RP, Weidt A, Alexiou C, Mayr SG, Zink M: Cellular Response to Reagent-Free Electron-Irradiated Gelatin Hydrogels. Macromolecular Bioscience, 2016

Kontakt

Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg, HNO-Klinik Erlangen,
Sektion für Experimentelle Onkologie und Nanomedizin (SEON)
Glückstraße 10a
D-91054 Erlangen

Internet

www.hno-klinik.uk-erlangen.de/seon-nanomedizin/