Additive Fertigung von mikrofluidischen Systemen zur Synthese von Mikrogelkapseln als Drug Delivery-System für angiogene Wachstumsfaktoren

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professorin Dr.-Ing. Laura De Laporte; Professor Dr.-Ing. Matthias Wessling
• Fachliche Zuordnung: Biomaterialien
• Förderung: Förderung von 2020 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 436799631

Wachstumsfaktoren sind ein essentieller Bestandteil der Geweberegeneration und agieren als regulatorische Einheiten in einer Vielzahl von zellulären Prozessen wie Proliferation, Migration und Differenzierung. Ihre Anwendung in der Klinik ist jedoch aufgrund der möglichen Darreichungsformen limitiert. Für eine erfolgreiche Pharmakotherapie müssen Kombinationen an Wachstumsfaktoren mit kontrolliertem zeitlichem und lokalem Wirkungsspektrum verabreicht werden, was durch die etablierten Drug Delivery-Systeme nicht gewährleistet ist. In dem hier vorgestellten Projekt wird ein neuartiges Drug Delivery-System basierend auf Mikrogelkapseln entwickelt. Wachstumsfaktoren können im Inneren der Kapseln gespeichert und kontrolliert freigesetzt werden. Die Freisetzungskinetik wird über die physikalischen Eigenschaften der Kapselschalen eingestellt. Aufgrund ihrer geringen Durchmesser (< 50 µm) wird eine gute Injizierbarkeit der Mikrogelkapseln und Verteilung der Wachstumsfaktoren um spezifische Zellpopulationen (~10 30 µm) im Organismus ohne räumliche Einschränkung des Zellwachstums gewährleistet.Für die reproduzierbare Synthese der Mikrogelkapseln werden dreidimensionale mikrofluidische Kanäle mit neuen integrierten Düsen über Zwei-Photonen-Polymerisation hergestellt. Verschiedene Düsenarchitekturen werden hierbei erprobt. Die mit Wachstumsfaktoren beladenen Mikrogelkapseln werden anschließend in einem Angiogenesemodell für eine Proof of Concept Studie verwendet, um die Gefäßbildung und -funktion durch sequentielle Abgabe von frühen und späten Wachstumsfaktoren zu verbessern.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortliche: Luis Paulo Busca Guerzoni; Arne Cinar; Jonas Lölsberg; Dr. Nora Wallot-Hieke