SFB 1449:  Dynamische Hydrogele an Biogrenzflächen

Fachliche Zuordnung Chemie
Biologie
Medizin
Förderung Förderung seit 2021
Projektkennung Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 431232613
 

Projektbeschreibung

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

Antragstellende Institution Freie Universität Berlin
Beteiligte Hochschule Charité - Universitätsmedizin Berlin; Humboldt-Universität zu Berlin; Technische Universität Berlin
Beteiligte Institution Leibniz-Forschungsinstitut für Molekulare Pharmakologie (FMP)
im Forschungsverbund Berlin e.V.; Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin (MDC); Max-Planck-Institut für Kolloid- und Grenzflächenforschung
Wissenschaftspark Potsdam-Golm; Zuse-Institut Berlin (ZIB)
Sprecher Professor Dr. Rainer Haag