Mit Bakteriophagen beladene Polyelektrolytschichten zur Reduzierung von implantatassoziierten Infektionen

• Antragsteller: Professor Dr. Volker Alt; Privatdozent Dr. Martin Müller
• Fachliche Zuordnung: Biomaterialien ; Polymermaterialien ; Präparative und Physikalische Chemie von Polymeren
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 491517909

Das Ziel dieses Projektantrags ist die Entwicklung von innovativen proteolytischen Beschichtungen mit Bakteriophagen (PHAG), um implantatassoziierte Infektionen (IAI), welche eine enorme Belastung für Gesundheitssysteme darstellen, zu verhindern und zu behandeln. Alternative therapeutische Ansätze zu auf herkömmlichen Antibiotika basierenden Ansätzen sind erforderlich, um dieses Problem zu adressieren. PHAG sind Viren, welche Bakterien befallen, darin replizieren und anschließend durch Lyse der Bakterien freigegeben werden. Der Lysezyklus von PHAG wurde kürzlich eingeführt, um planktonische bakterielle Infektionen zu behandeln und kann möglicherweise als innovativer Ansatz verwendet werden, um IAI zu bekämpfen. In diesem Antrag wollen wir neuartige auf Polyelelektrolyten (PEL) basierende Beschichtungen mit entweder permanent oder temporär gebundenen PHAG für metallische Implantate entwickeln, welche die Implantatoberfläche vor bakterieller Proliferation und Biofilmbildung schützen. Dafür sollen physikochemische sowie in-vitro- und in-vivo-Methoden angewandt werden. PHAG/PEL-Beschichtungen werden an Modellsubstraten erforscht und an etablierten Kirschner-Drähten (TiAlFe-Legierung) im Hinblick auf deren Kompatibilität zu Osteoblasten und humanen mesenchymalen Stammzellen (hMSCs) und der mikrobiologischen Effizienz gegenüber planktonischen (i) und intrazelllulären (ii) Bakterien und Biofilmbildung (iii) validiert werden. Für die in-vivo Studien werden wir ein alternatives in-vivo-Infektionsmodel auf der Basis von Galleria-Mellonella-Larven anwenden, um moderne Tierschutzrichtlinien zu respektieren. Zusammenfassend wollen wir in diesem Antrag einen neuen Biomaterialansatz gegen IAI auf der Basis von PHAG-Beschichtungen entwickeln.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen