Sensor-Aktor-Systeme zur Bekämpfung oraler periimplantärer Infektionen

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professor Dr. Henning Menzel; Professorin Dr. Meike Stiesch; Professorin Dr. Dagmar Wirth
• Fachliche Zuordnung: Zahnheilkunde; Mund-, Kiefer- und Gesichtschirurgie
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 254381848

Dentale Implantate weisen eine hohe Prävalenz bakterieller Infektionen auf, die zu Inflammationen und nachfolgender Zerstörung des Gewebes führen und somit erhebliche Konsequenzen für den Patienten haben. Im Rahmen des Forschungsvorhabens sollen neuartige Implantatsysteme entwickelt werden, die als Reaktion auf beginnende Infektionen eine gezielte Freisetzung antibakterieller Wirkstoffe erlauben. Die geplanten Sensor-Aktor-Systeme sollen die Signale einer Infektion detektieren und über einen Trigger einen Aktor (Signalwandlung) aktivieren, der Effektoren freisetzt und damit die Intervention auslöst. Dazu werden einerseits chemische Systeme (AZELLULÄRE AKTOREN) hergestellt, die spezifisch durch einen Trigger ausgelöst Effektoren freisetzen. Die Freisetzung durch diese azellulären Aktoren beruht auf einer enzymatischen Spaltung von Nanopartikeln bzw. Linkermolekülen. Als Effektoren kommen zunächst bekannte Wirkstoffe wie Antibiotika und antibakterielle Peptide zur Anwendung. Weiterhin werden synthetische ZELLULÄRE SENSOR-AKTOR-SYSTEME entwickelt, die die Signale einer Infektion detektieren und in die Freisetzung eines Triggers oder Effektors (z.B. antimikrobielles Peptid) umsetzen. Weiterhin werden diese zellulären Sensorsysteme zur Amplifikation der Signale genutzt und mit den azellulären Aktoren gekoppelt. Quantitative Untersuchungen zu den erforderlichen Signal- und Effektor-Konzentrationen sowie zu den räumlichen Bedingungen werden in vitro und im Mausmodell durchgeführt und sollen zur Entwicklung von Prototypen führen. Langfristig sollen die in dem Projekt AUFKLÄRUNG DER PATHOPHYSIOLOGIE ORALER MULTI-SPEZIES-BIOFILME UND IDENTIFIKATION / CHARAKTERISIERUNG GEEIGNETER ANTI-BIOFILM-WIRKSTOFFE identifizierten Biomarker und Anti-Biofilm-Wirkstoffe für die entwickelten Sensor-Aktor-Systeme als Signale bzw. als Effektoren genutzt werden. Die grundlagenorientierte Forschung auf dem Gebiet der synthetischen Biologie zur Herstellung von zellulären Sensoren, der angewandten Polymerchemie zur Entwicklung azellulärer Aktoren sowie der Biofilmforschung wird nicht nur einen bedeutenden Erkenntnisgewinn für das jeweilige Forschungsfeld bedeuten. Vielmehr verspricht die Integration dieser Erkenntnisse zur Entwicklung Implantat-gekoppelter Sensor-Aktor-Effektor-Systeme eine nachhaltige Verbesserung der Prognose dentaler Implantate. Neben der damit langfristig verbundenen Senkung von Morbidität und zahnärztlichen Gesundheitskosten beinhaltet das Projekt darüber hinaus die Vision, einen wesentlichen Beitrag auf dem Weg zur Entwicklung alternativer Strategien zur Prävention, Diagnostik und Therapie von Implantat-assoziierten Infektionen auch in anderen medizinischen Disziplinen zu leisten.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Beteiligte Personen: Dr. Hansjörg Hauser; Dr. Andreas Winkel