SFB 1449:
Dynamische Hydrogele an Biogrenzflächen
Fachliche Zuordnung
Chemie
Biologie
Medizin
Förderung
Förderung seit 2021
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 431232613
Das übergeordnete Ziel des SFB 1449 besteht darin, die wichtigsten physikalisch-chemischen Parameter zu untersuchen, welche die schützende Funktion von Hydrogelen an biologischen Grenzflächen im gesunden Zustand bestimmen und Veränderungen bei Erkrankungen für die künftige Entwicklung neuer therapeutischer Strategien definieren. Wir konzentrieren uns auf die einzelnen und kombinierten Beiträge der Hydrogelkomponenten und ihre funktionellen Auswirkungen auf die Oberflächen der Atemwege und des Darms, welche die größten Biogrenzflächen des menschlichen Körpers darstellen, die von Hydrogelen bedeckt sind. Dafür werden wir Studien zu beispielhaften Lungen- und Darm-Erkrankungen durchführen, wie i) zystische Fibrose (Mukoviszidose), die durch veränderte viskoelastische Eigenschaften des Schleims in den Atemwegen ausgelöst wird; ii) akute Infektionen der Atemwege, die durch Bakterien und Viren verursacht werden; und iii) chronisch-entzündliche Darmerkrankungen, die mit einer abnormen Schleimzusammensetzung im Magen-Darm-Trakt einhergeht. Unser übergreifender Ansatz untersucht die Schleimeigenschaften und -dynamik auf molekularer Ebene, einschließlich der Struktur, der Maschengröße, der Ladungszustände, des viskoelastischen und des Transportverhaltens, um festzustellen, welche molekularen und funktionellen Parameter den gesunden und den kranken Zustand bestimmen. Die drei wichtigsten Forschungsziele des SFB 1449 sind: 1. Untersuchung der Rolle einzelner Hydrogelkomponenten, d.h. Biomakromoleküle, Salz und Wasser, im komplexen Prozess der Hydrogelbildung sowie der Struktur und Funktion an Biogrenzflächen. 2. Synthetische Mimetika nativer Hydrogelkomponenten und Untersuchung, wie die synthetischen Hydrogelvarianten die native Barriere replizieren können, um eine Infektion durch Bakterien und Viren zu verhindern. 3. Rolle der Hydrogeleigenschaften (Schleim/Glykokalyx) im gesunden und kranken Zustand sowie die Entwicklung neuer therapeutischer Konzepte zur Verbesserung der Hydrogelfunktion, z. B. Mukolytika oder neuartige Mukuscrosslinker. Wir sind davon überzeugt, dass nur ein transdisziplinärer Ansatz auf der Grundlage von Expertisen in den Bereichen Physik, Chemie, Materialwissenschaften, Biologie und Medizin, der mit modernsten Modellierungsansätzen kombiniert wird, die dringend benötigten umfassenden Untersuchungen der komplexen und dynamischen Hydrogelnetzwerke an den Biogrenzflächen der Atemwege und des Darms ermöglicht. Der SFB 1449 wird von biomedizinischen Fragestellungen mit langfristiger und zunehmend translationaler Perspektive über drei Förderperioden angetrieben: (1) Verständnis der Struktur, Eigenschaften und Dynamik von Hydrogelen an Biogrenzflächen (2) dynamisches Verhalten und Modellierung von nativen versus synthetischen Hydrogelen; (3) Überwindung der Barrieredysfunktion zur Verhinderung von Infektionen und Entzündungen durch synthetische Mukus-Mimetika und therapeutische Beeinflussung durch Mukus-modulierende Wirkstoffe.
DFG-Verfahren
Sonderforschungsbereiche
Laufende Projekte
-
A01 - Hydrogel-Eigenschaften auf Atemwegsoberflächen im Gesunden und bei muko-obstruktiven Lungenerkrankungen
(Teilprojektleiter
Gradzielski, Michael
;
Mall, Marcus
)
-
A02 - Rheologie und mesoskopische Struktur-Dynamik Relationen von Hydrogelen
(Teilprojektleiter
Gradzielski, Michael
;
Netz, Roland
)
-
A03 - Quantifizierung und Modellierung von Hydrogeltransporteigenschaften
(Teilprojektleiter
Block, Stephan
;
Netz, Roland
)
-
A04 - Entwicklung, Charakterisierung und Anwendung von Nanosonden für fortgeschrittene FLIM-Studien an synthetischen und zellulären Hydrogelen
(Teilprojektleiter
Block, Stephan
;
Seitz, Oliver
)
-
A05 - Kartierung der gegenseitigen Abhängigkeit der Darm-Lungen-Achse und der Hydrogel-Barriere bei Gesundheit und Krankheit
(Teilprojektleiterinnen
Bartfeld, Sina
;
Hedtrich, Sarah
)
-
B01 - Die alveolare epitheliale Glykokalyx an der Blut-Gas-Schranke der Lunge
(Teilprojektleiter
Kübler, Wolfgang
;
Ochs, Matthias
)
-
B02 - Funktionelle Rolle der Glykokalyx des Alveolarepithels bei Abwehr und Entzündung der Lunge
(Teilprojektleiter
Seeberger, Peter H.
;
Witzenrath, Martin
)
-
B03 - Synthese, biophysikalische Charakterisierung und Viruspenetration von Mukus-inspirierten dynamischen Hydrogelen
(Teilprojektleiter
Block, Stephan
;
Haag, Rainer
)
-
B04 - Eigenschaften von Hydrogelen an Biogrenzflächen im gesunden und erkrankten Darm
(Teilprojektleiterinnen
Siegmund, Britta
;
Weinhart, Marie
)
-
B05 - Interaktionen zwischen Mikrobiota und Mukus
(Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter
Forslund-Startceva, Sofia
;
Fulde, Marcus
;
Schaupp, Laura
)
-
C01 - Semi-synthetische Ansätze zur Untersuchung der Funktion von Muzinen
(Teilprojektleiter
Hackenberger, Christian
;
Pagel, Kevin
;
Seitz, Oliver
)
-
C02 - Durch rationales Design entwickelte muzinähnliche Glyko- und Peptidhydrogele
(Teilprojektleiterinnen
Delbianco, Martina
;
Keller, Bettina
;
Koksch, Beate
)
-
C03 - Remodelierung der Glykane von Glycocalyx und Mukus
(Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter
Mertins, Philipp
;
Nouailles, Geraldine
;
Pagel, Kevin
)
-
C04 - Neuartige polymere reduzierende Substanzen als Mukusmodulatoren
(Teilprojektleiter
Haag, Rainer
;
Lauster, Daniel Christian
;
Mall, Marcus
)
-
C05 - Charakterisierung und Modulation von Proteinretention in Hydrogelen
(Teilprojektleiter
Hackenberger, Christian
;
Lauster, Daniel Christian
)
-
INF - Informationsmanagement und Informationsinfrastruktur im Sonderforschungsbereich
(Teilprojektleiter
Ludwig, Kai
;
Schütte, Christof
)
-
MGK - Integriertes Graduiertenkolleg IRTG „Dynamische Hydrogele an Biogrenzflächen“
(Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter
Block, Stephan
;
Haag, Rainer
;
Koksch, Beate
;
Pigaleva, Marina
)
-
Z01 - Bioanalytische Kerneinheit
(Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter
Dernedde, Jens
;
Haag, Rainer
;
Ludwig, Kai
;
Mertins, Philipp
;
Pagel, Kevin
;
Pigaleva, Marina
)
-
Z02 - Kerneinheit für In-vitro- und In-vivo-Hydrogel-Modellsysteme
(Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter
Duerr, Julia
;
Mall, Marcus
;
Siegmund, Britta
;
Weinhart, Marie
)
-
Z03 - Zentrale Aufgaben des Sonderforschungsbereichs
(Teilprojektleiter
Haag, Rainer
)