TriggerINK
Wachstum und Ersatz von beschädigtem Knorpelgewebe mithilfe einer bahnbrechenden 4D-Druck-Technologie: Danach strebt ein Wissenschaftsteam des DWI – Leibniz-Institut für Interaktive Materialien. In dem von der Werner Siemens-Stiftung geförderten Projekt „TriggerINK“ soll eine sogenannte Bio-Tinte mit besonderen Eigenschaften entwickelt werden. Geleitet wird das Projekt von Laura De Laporte.
Gelenkknorpel ist das Bindegewebe auf der Oberfläche der Knochen im Gelenk, das zwei Eigenschaften vereint: Er fängt Stöße ab und verringert die Reibung zwischen den Knochen bei Gelenkbewegungen. Knorpelschäden können durch Alterung und Degeneration, die zu Osteoarthrose führen, oder durch Verletzungen bei Menschen jeden Alters auftreten. Geschädigter Knorpel kann nicht ohne Weiteres heilen. Dies führt meist zu Gelenkschmerzen, die im Laufe des Lebens zunehmen. Um diese stoßdämpfenden und reibungsreduzierenden Eigenschaften zu ermöglichen, besitzt Gelenkknorpel eine ganz spezielle mikroskopisch-organisierte interne Materialstruktur, die so genannte extrazelluläre Matrix (ECM). Die speziellen Eigenschaften der ECM werden von den dort eingebundenen Knorpelzellen während eines gesunden Lebens größtenteils aufrechterhalten, bei Verletzungen jedoch sind die Zellen nicht in der Lage, diese eigenständig zu regenerieren.
Im Rahmen des TriggerINK-Projekts ist daher das Ziel, Materialien zu entwickeln, die die Knorpelzellen bei der Reparatur von beschädigtem ECM-Knorpelgewebe unterstützen und die Knorpelheilung einleiten. Wir kombinieren unser Fachwissen in den Bereichen Licht-gesteuerter Chemie, Proteinchemie, Tissue-Engineering und Verfahrenstechnik, um eine Hydrogel-Tinte zu entwickeln, die speziell auf das Wachstum von Knorpelzellen angepasst ist.
Wir kombinieren diese Tinte mit drei interaktiven, auf externe Signale reagierenden Komponenten, die das Zellwachstum mit verschiedenen Signalen zu unterschiedlichen Zeitpunkten fördern. Diese sind strukturelle Komponenten, die durch eine orientierte Mikrostruktur im Hydrogel die Ausrichtung der Zellen steuern, chemische Komponenten, die mithilfe von Ultraschall während des Heilungsprozesses bio-aktive Komponenten freisetzen, und mechanische Komponenten, die durch Infrarotlicht-pulsierende Partikel das Zellwachstum fördern. Ziel ist es, die resultierende Mischung aus den Komponenten mithilfe eines Roboterarms direkt in den beschädigten Knorpelbereich 3D-zu drucken. Weitere Informationen sind in der Meldung zum Projektstart zu finden. Dieses Projekt wird ermöglicht durch die finanzielle Förderung der Werner Siemens-Stiftung.
Externe Projektpartner und Berater:
- Prof. Dr. med. Dr. rer. nat. Rebekka Schneider-Kramann, Professorin am Institut für Biomedical Engineering an der RWTH Aachen und dem Universitätsklinikum Aachen
- Prof. Dr. med. Fabian Kiessling, Professor für experimentelle molekulare Bildgebung an der RWTH Aachen und dem Universitätsklinikum Aachen
- Prof. Dr. Frank Luyten, Professor für Rheumatologie, Abteilung für Muskel-Skelett-Wissenschaften an den Universitätskliniken Leuven
- Prof. Dr. Peter Verdonk, Professor und Orthopädischer Chirurg im Bereich der Knie-Rekonstruktion an der Universität Antwerpen
