Siliziumnanodrähte als Biomaterial - Osteoblastäre Differenzierung in gewebe-ähnlicher Umgebung mit kontrollierter Siliziumabgabe

• Antragstellerin: Dr. Annina Steinbach
• Fachliche Zuordnung: Biomaterialien
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 325743178

Ziel des beantragten Projekts ist die Entwicklung eines gewebeähnlichen Vlieses aus Siliziumnanodrähten als neuartiges Material für das Tissue Engineering von Hartgewebe. Das Prinzip dieses Materials beruht auf dem zu erwartenden synergistischen Effekt einer fibrilären biomimetischen Struktur und der Abgabe von Silikat als chemischen Faktor, der bekannterweise Knochenwachstum fördert. In dem Projekt soll das Material synthetisiert werden und zunächst chemisch vor allem in Hinblick auf die Silikatabgabe charakterisiert werden. Weiterhin ist die Untersuchung der Materialeigenschaften in vitro anhand des mesenchymalen Stammzell-Modells Teil des Projekts, die dazu dienen soll das Material in Hinblick auf die Induktion osteogener Differenzierung und Translation in die medizinische Anwendung zu optimieren.Die Siliziumnanodraht-Vliese bieten dabei nicht nur einen möglichen synergistischen Effekt von Struktur und Silikat-Abgabe, sondern auch die einmalige Gelegenheit Struktur-Parameter wie den fibrillärer Durchmesser, die Länge und den Verzweigungsgrad zu variieren, ohne die chemischen Eigenschaften der Materials oder seiner Oberfläche zu verändern. Zusätzlich sollen die Siliziumnanodraht-Vliese als freistehendes Material ohne Substrat untersucht werden, was eine neue Art von Material darstellen und gleichzeitig die hierarchische Struktur des Knochens widerspiegeln wird.Die Mineralisation des Materials mit Strontium-haltigen Calciumphosphat soll in einem Material resultieren, das Faktoren erfolgreicher Osteoinduktion vereint: die Abgabe von Silikat-, Calcium-, Phosphat- und Strontium-Ionen, so wie die strukturelle Ähnlichkeit zum ursprünglichen Knochen. Es bestehen bereits mehrere Strategien, um das Material herzustellen. Die gastgebende Institution bietet mit ihrer außergewöhnlichen Expertise und Ausstattung von neuesten analytischen Methoden die Möglichkeit, das Material und die Zellreaktion auf das Material umfassend und in einer sonst kaum möglichen Breite zu charakterisieren.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: Schweden
• Gastgeberin: Professorin Molly Stevens, Ph.D.