Trägermaterialien, sog. Scaffoldsysteme, spielen im Bereich der regenerativen Medizin, im Tissue Engineering, eine wichtige Rolle. Sie dienen als temporäre Stützstruktur, um schadhaftes Gewebe im Körper zu ersetzen, und eine Regeneration des körpereigenen Gewebes zu unterstützen. In der klinischen Anwendung stellt vor allem die adäquate und unkomplizierte Befestigung des Zellträgers im Zielgewebe ein Problem dar. Durchgesetzt haben sich Befestigungen durch Einnähen, Einbringen von Zugankern und Einkleben mittels Gewebekleber wie z. B. Fibrinkleber. Fibrinkleber werden sehr aufwendig aus humanen Blutpräparaten hergestellt. Die mit der Herstellung einhergehenden Gefahren möglicher humaner Krankheitserreger sowie Schwankungen in der Qualität (vorzeitiges Auflösen des Klebers - Autolyse) stellen derzeit Probleme von Fibrinklebern dar.
Das Projekt hatte zum Ziel, ein hochadhäsives lösliches Kollagen zu gewinnen und dieses auf seine Eignung als Gewebekleber und Zellträger in der regenerativen Medizin zu untersuchen. Das Material sollte charakterisiert, konfektioniert und auf seine adhäsiven und biologischen Eigenschaften hin untersucht werden. Darüber hinaus sollte eine neuartige Methode zur Messung der Adhäsivität von Scaffoldsystemen (pastöse, gelförmige oder feste Trägermaterialien) und Gewebeklebern an biologischen Materialien entwickelt und etabliert werden.
Als Rohstoff für die Kollagengewinnung wählten wir die Schwarten von Schweinen, die bei der Schlachtung in erheblicher Menge anfallen, aus. Die Entfettung der Schwarte erfolgte maschinell und zusätzlich mittels Acetonextraktion. Nichtkollagene Eiweiße wurden mit einer Natriumchlorid/ Ameisensäure-Lösung extrahiert. Zur eigentlichen Kollagenextraktion wurden drei verschiedene Extraktionsmethoden (Säure-, Harnstoff- und Pepsin-Lösungen) eingesetzt. Die anschließende Reinigung und Aufkonzentrierung der Kollagenlösungen fand methodenabhängig durch Zentrifugation, Dialyse, Fällung, Mikro- und/oder Ultrafiltration statt. Die wichtigsten Charakterisierungsmethoden der Kollagenlösungen waren die Gelelektrophorese, Hydroxyprolin-Bestimmmung, Quervernetzungsanalyse, Aminosäureanalyse und CD-Spektroskopie. Die Messung der Adhäsivität führte die Firma CellServe im Unterauftrag mittels einer von der Charité entwickelten Methode durch. Die Adhäsivität der gewonnenen Kollagenextrakte war für eine direkte Anwendung als Gewebekleber unzureichend. Nur Polyionenkomplexe, bestehend aus Kollagen und Na-Hyaluronat, zeigten als Gewebekleber eine dem Fibrin vergleichbare oder überlegene Wirkung, allerdings nur bei pH-Werten unter 4,5. Die Anwesenheit von Gelatine und fibrillärem Kollagen beeinträchtigte die Adhäsivität. Eine Kollagenveresterung oder die gemeinsame Zugabe von Calciumionen und basischen Aminosäuren sowie die Anwendung von Scherkräften führten zu Verbesserungen der Klebeigenschaften im physiologischen pH-Bereich. Aus dem löslichen Kollagen wurden weiterhin gelförmige und feste Scaffolds hergestellt. Letztere wiesen aber nicht die nötige Stabilität auf.
Investitionsbank Berlin
Charité - Universitätsmedizin, Labor für Tissue Engineering
Dr. Rafael Valbuena
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