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Elektrophysiologische Aspekte bei der Regeneration von Zellen

Bei chronischen neurodegenerativen, neuromuskulären und Herzkrankheiten ist häufig die elektrische Leitfähigkeit im Gewebe gestört, sodass neue regenerative Therapien für elektroresponsive Zellen Priorität in der medizinischen Forschung haben.
Elektrophysiologische Aspekte bei der Regeneration von Zellen
Wissenschaftler züchteten nun Zellkonstrukte, die die Differenzierung elektroresponsiver Zellen für Geweberekonstruktion und Heilung fördern. Bedarf besteht allerdings noch bei multifunktionalen Konstrukten, die gleichzeitig mehrere Stimuli für die Zellregeneration liefern. Schwerpunkt des EU-finanzierten Projekts MULTIFUN CP (Multifunctional conducting polymer devices for electroresponsive cell regeneration) war daher die Entwicklung leitfähiger Scaffolds als multifunktionale Plattformen zur Regeneration elektroresponsiver Zellen.

Nach dem Entwurf der Scaffolds mit entsprechender chemischer Modifikation für die Zellhaftung wurde in der nächsten Projektphase die Zellproliferation unter elektrischer Stimulation geprüft. Entwickelt wurden drei verschiedene leitfähige Scaffolds: ein zweischichtiger Polyanilin (PANI)-Film, ein funktionalisierter Poly-(3,4-ethylendioxythiophen) (PEDOT-f)-Schaum und ein 3D-f-PEDOT-Hydrogel.

Durch chemische Polymerisation von PANI auf der präparierten Chitosanoberfläche wurde ein eigenständiger leitfähiger Film erzeugt. Bei Inkubation unter physiologischen Bedingungen blieben die Filme damit längere Zeit (rund 30 Tage) elektrisch stabil. Die Forscher testeten diesen zweilagigen Film dann ex vivo als Patch zur Behandlung eines Myokardinfarkts. Der leitfähige Patch lieferte gute Ergebnisse und reduzierte Arrhythmien im Herzen nach dem Infarkt.

Die Wissenschaftlern entwickelten einen f-PEDOT-Schaum, indem der funktionalisierte PEDOT- und der Gelatineschaum mittels 1-Ethyl-3- (3-Dimethylaminopropyl) Carbodiimid vernetzt wurde. In Experimenten mit 3D-Chondrozytenstrukturen zeichneten sich die Gerüste aus F-PEDOT-Schaum durch gute Biokompatibilität aus.

Das Hydrogel 3D-f-PEDOT zeigte unter physiologischen Bedingungen eine bemerkenswerte elektrische Aktivität. C2C12-Muskelzellen hefteten sich ohne zusätzliche Proteinbeschichtung an den Scaffold an und vermehrten sich aktiv nach sieben Tagen Kultur. Außerdem sorgte die poröse Struktur des Hydrogels für eine längere Lebensdauer der Zellen und verbesserte das Einwandern in die Matrix.

MULTIFUN CP demonstrierte, dass sich der PANI-Film vor allem für die Herzmuskelregeneration eignet. Die Behandlung von Herzinsuffizienz geht mit hohen Behandlungskosten einher, sodass der Patch eine einfache und kostengünstige Lösung darstellt.

Verwandte Informationen

Fachgebiete

Scientific Research

Schlüsselwörter

Regeneration, PANI, f-PEDOT, Herzinfarkt, leitfähiger Patch
Datensatznummer: 181151 / Zuletzt geändert am: 2016-05-10
Bereich: Biologie, Medizin
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