Entwicklung eines injizierbaren, selbsthärtenden Zellträgers für die Züchtung von mineralisiertem Gewebe, insbesondere zur zellbasierten Regeneration von Defekten des Schädel- und Kieferknochens

• Antragsteller: Professor Dr. Michael Hacker
• Fachliche Zuordnung: Biologische und Biomimetische Chemie
• Förderung: Förderung von 2005 bis 2008
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 5452534

• Erstellungsjahr: 2008

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Während meines Forschungsaufenthaltes in der Arbeitsgruppe von Prof. Antonios Mikos an der Rice Universität in Houston, Texas (USA) erlernte und vertiefte ich Techniken zur Synthese bioabbaubarer Polymere und reaktiver Makromonomere, zu deren Verarbeitung zu Zellträgern und Freigabesystemen für Arzneistoffen, sowie deren physikochemisehen Charakterisierung und Testung in der Zellkultur und im Tiermodell. Die Studien zu den injizierbaren, thermosensitiven und Calcium-bindenden Makromonomeren sind mit einer Patentanmeldung geschützt und auf relevanten Kongressen präsentiert worden. Eine Publikation zur Synthese und den Gelierungseigenschaften der thermogelierenden Makromonomeren ist bereits bei „Biomacromolecules" akzeptiert und ein weiteres Manuskript wird momentan fertig gestellt. Zwei Doktoranden (Leda Klouda und James D. Kretlow) wurden während des Forschungsaufenthaltes in das Projekt eingelernt und setzen die Arbeiten in Houston fort und weiter Publikationen, z.B. zur Synthese und Charakterisierung der Calcium-bindenden Makromere sowie zu Biokompatibilitätsstudien, sind in Vorbereitung. Die Arbeiten zu bioabbaubaren Implantaten auf PPF-Basis zur Anwendung im hinteren Auge sind in 5 Publikationen veröffentlicht worden. Die Arzneistofffreigabeprofile von verschieden Augenarzneistoffen aus solchen Implantaten wurden gemessen und die Implantate als Freigabesysteme charakterisiert. Die Biokompatibilität der Systeme wurde getestet und Methoden zur Variation der Freigabekinetiken beschrieben. Die während des Auslandsaufenthaltes erlernten Techniken eröffnen mir vielfältige Möglichkeiten und Ideen für neue Projekte im Bereich der Biomaterialentwicklung für das Drug Delivery und Tissue Engineering, sowie deren Charakterisierung und Prüfung in vitro und in vivo. Auch über die erlernten Methoden hinaus war der Aufenthalt eine große Bereicherung für meine wissenschaftliche Entwicklung. Ich konnte viele Kontakte knüpfen und das amerikanische Hochschulsystem sowie die Forschungslandschaft kennen lernen. Mir wurde auch die Möglichkeit gegeben, Undergraduate-Studenten zu betreuen und bei der Betreuung von Graduate-Studenten mitzuarbeiten. Des Weiteren durfte ich einige Vorlesungsstunden halten und habe Forschungsanträge geschrieben und begutachtet. Ich freue mich, dass das von mir initiierte Projekt in Houston fortgesetzt wird und ich die Möglichkeit habe, einen eigenen Forschungsbereich auf Basis der zurückliegenden Arbeiten aufzubauen.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• Novel Macromers for the Formation of Injectable, Calcium-Binding, In Situ Hardening Hydrogels. BMES Annual Meeting, Baltimore (MD), USA, September 28 - October 1, 2005
  Hacker MC
  
• Long-Term Release of Fluocinolone Acetonide Using Biodegradable Fumarate-Based Polymers. J Control Release 114: 251-60, 2006
  Haesslein A, Ueda H, Hacker MC, Jo S, Ammon DM, Borazjani RN, Kunzler JF, Salamone JC, Mikos AG
  
• Novel Macromers for Injectable Cell Carriers for Tissue Engineering Applications. 24th Scientific Conference of The Society for Physical Regulation in Biology and Medicine, Cancun, Mexico, January 11-13, 2006
  Hacker MC
  
• Novel macromers for the fabrication of injectable, calcium-binding hydrogels. 31st Annual Meeting of the Society for Biomaterials, Pittsburgh (PA), USA, April 26-29, 2006
  Hacker MC
  
• Novel thermally responsive macromers for the fabrication of injectable, in situ crosslinkable hydrogels. AIChE Annual Meeting, San Francisco (CA), USA, November 12-17, 2006
  Hacker MC
  
• Synthesis and Characterization of Novel Calcium-Binding Macromers for Injectable Tissue Engineering. BMES Annual Meeting, Chicago (IL), USA, October 11-14, 2006
  Hacker MC
  
• Trends in tissue engineering research. Tissue Eng 12: 2049-57, 2006
  Hacker MC, Mikos AG
  
• Injectable, In Situ Forming Poly(Propylene Fumarate)-Based Ocular Drug Delivery Systems. J Biomed Mater Res A 83: 656-66, 2007
  Ueda H, Hacker MC, Haesslein A, Jo S, Ammon DM, Borazjani KN, Kunzler JF, Salamone JC, Mikos AG
  
• Solid lipid templating of macroporous tissue engineering scaffolds. Biomaterials 28: 3497-507, 2007
  Hacker M, Ringhofer M, Appel B, Neubauer M, Vogel T, Young S, Mikos AG, Blunk T, Goepferich A, Schulz MB
  
• WO/2007/127785: Novel Injectable Macromonomers for the Fabrication of Hydrogels
  Hacker MC and Mikos AG
  
• Effect of macromer molecular weight on in vitro ophthalmic drug release from photo-crosslinked matrices. Ada Biomater 4: 1-10, 2008
  Haesslein A, Hacker MC, Mikos AG
  
• Injectable Calcium-Binding Macromers for Bone Tissue Engineering (Talk). HSEMB Annual Meeting, Houston (TX), February 7-8, 2008
  Kretlow JD, Hacker MC, Klouda L, Mikos AG
  
• Synthesis and Characterization of Novel Thermoresponsive, Chemically Crosslinkable Macromers for the Fabrication of in-situ Forming Hydrogels (Talk). HSEMB Annual Meeting, Houston (TX), February 7-8, 2008
  Klouda L, Hacker MC, Kretlow JD, Mikos AG
  
• Synthesis and Conformational Evaluation of a Novel Gene Delivery Vector for Human Mesenchymal Stem Cells. Biomacromolecules (5.2.2008 - Epub ahead of print)
  Saraf A, Hacker MC, Sitharaman B, Grande-Allen KJ, Barry MA, Mikos AG
  
• Synthetic polymers. In: Principles of Regenerative Medicine, Atala A, Lanza RP, Thomson JA, Nerem RM, Eds., Elsevier Academic Press, San Diego, 2008, pp. 604- 635
  Hacker MC, Mikos AG