Wirkstoffdepots in porösen Fasern – neue Materialien für die Regenerationsmedizin

Wirkstoffabgabesysteme gewinnen in der Medizin zunehmend an Bedeutung und lassen sich nicht nur in der konventionellen Medizin, sondern vor allem auch im innovativen Bereich der Regenerationsmedizin einsetzen. Pharmazeutische Wirkstoffe können aufgrund ihrer Nebenwirkungen meist nur in relativ geringen Dosen eingesetzt werden. Daher werden zunehmend effiziente Wirkstoffabgabesysteme (Drug Delivery Systeme) eingesetzt, um die Wirkstoffe zielgerichtet und gesteuert am gewünschten Anwendungsort freizusetzen. Die Entwicklung von Applikationssystemen, die verbesserte therapeutische Wirkungen bei einer höheren Therapiesicherheit und der Vermeidung unerwünschter Nebenwirkungen erreichen, ist daher Gegenstand zahlreicher Forschungen. So haben die Abteilungen Biomedizintechnik und Vliesstofftechnik des DITF in einem Forschungsvorhaben Fasern entwickelt, die für eine lokale, zielgerichtete Abgabe pharmazeutischer Wirkstoffe eingesetzt werden können.

Poröse Fasern für die Therapie chronischer Wunden

Ein häufiger Fall in der Regenerationsmedizin sind chronische Wunden, die für Patienten erhebliche Beeinträchtigungen bedeuten und Mediziner und das Gesundheitssystem vor eine große Herausforderung stellen. Mit Wachstumsfaktoren beladene Fasern könnten, in Wundverbänden eingesetzt, die Therapie chronischer Wunden unterstützen. Wachstumsfaktoren sind körpereigene Proteine, die Signale zwischen Zellen austauschen und damit auch in der Wundheilung eine bedeutende Rolle spielen.

„Wir wollten Wirkstoffdepots in die Fasern integrieren, um eine Abgabe der Wachstumsfaktoren direkt in den Wundgrund zu ermöglichen“, erklärt Prof. Dr. Michael Doser, der Leiter der Forschungsgruppe Biomedizintechnik. Wachstumsfaktoren sind nämlich empfindliche Proteine, die durch bestimmte Proteasen, sogenannte MMPs, aus dem Wundsekret abgebaut werden.

Die an den DITF entwickelten Fasern werden auf Basis eines Compounds aus einem wasserunlöslichen und einem wasserlöslichen Polymer erzeugt. Durch das Auswaschen des wasserlöslichen Anteils weisen die Fasern fein verteilte, miteinander verbundene Poren auf. Die Befüllung der Poren mit dem Wirkstoff erfolgt durch einen mit Unterdruck unterstützten Befüllungsprozess. „Die Wachstumsfaktoren sind in ein Hydrogel eingebunden, um deren Haltbarkeit zu erhöhen und die Freisetzung zu steuern“, erläutert Dr.-Ing. Andreas Scherrieble, der das Projekt leitete.

Nachgewiesener Effekt in in vitro-Tests

Gestrick aus Garn poröser Fasern. Abbildung: DITF

Zur in vitro-Überprüfung wurden Gestricke aus Garnen der porösen Fasern mit dem Wachstumsfaktor VEGF versehen, der eine wesentliche Bedeutung im Wundheilungsprozess hat. Diese Funktionsmuster ergaben in Messreihen beim Projektpartner, der Klinik für Mund-, Kiefer- und Plastische Gesichtschirurgie des Uniklinikums Frankfurt, eine deutlich angiogene, d.h. gefäßneubildende Wirkung und können damit einen wichtigen Beitrag zur Behandlung der Volkskrankheit „chronische Wunde“ beitragen.

Neben medizinischer Anwendung sind mit relevanten Substanzen beladene Fasern auch für den Wellness-, Sport- und Freizeitbereich geeignet.

Gefördert wurde die Entwicklung der Wirkstoffabgebenden Fasern über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der industriellen Gemeinschaftsforschung und –entwicklung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages.

Link zum Artikel in 'Tissue Engineering'

 

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