Projektbeschreibung
Verbesserte Nanokomposit-Hydrogele für die Knochenregeneration
Die Grenzen selbstheilender Hydrogele für die Gewebe- und Organregeneration können überwunden werden, indem ihre Festigkeit und ihre Fähigkeit zur Steuerung der Geweberegeneration gewährleistet werden, ohne ihr Selbstheilungsverhalten zu beeinträchtigen. Im Rahmen des EU-finanzierten Projekts Nano4Bone werden Metall-Ligand-Koordinationsbindungen eingesetzt, um Wechselwirkungen zwischen Nanopartikeln und Polymeren herzustellen und so selbstheilende Hydrogele zu schaffen, die sowohl stabil als auch labil sind, und dadurch ihre mechanischen Eigenschaften zu verbessern. Durch die Zugabe von Nanopartikeln wird die lokale Vernetzungsdichte erhöht, was die mechanische Festigkeit verbessert, ohne die Selbstheilungsfähigkeit zu beeinträchtigen. Darüber hinaus können diese Nanopartikel als bioaktive Einheiten dienen, indem sie therapeutische Ionen enthalten, die das Heilungsverhalten von Gewebe fördern. Die Metall-Ligand-Bindung bietet die Kontrolle über die schrittweise Freisetzung bioaktiver Nanopartikel im Laufe der Zeit. Ziel des Projekts ist es, diese Materialien für die Behandlung und die Regeneration von Knochengewebe bei Osteosarkomen zu optimieren.
Ziel
Self-healing hydrogels are investigated as promising biomaterials in tissue and organ regeneration applications, offering a powerful alternative for scarce donor tissue. However, these hydrogels are often insufficiently tough, which is a significant limitation in their clinical use. Another drawback is that there are limited solutions on how to instruct cells for tissue healing. Thus, one key challenge is to develop self-healing hydrogels that are mechanically strong and can guide tissue regeneration. However, current methods to improve the mechanical properties of hydrogels negatively impact self-healing behavior.
In Nano4Bone, I aim to provide a novel solution to this challenge by engineering nanoparticle polymer interactions using metal-ligand coordination bonds, which, uniquely, are both stable and labile; ideal properties for creating spontaneous self-healing hydrogels. The nanoparticles act as dynamic crosslinkers to increase local crosslinking densities, thus dramatically improving the mechanical properties without affecting the self-healing behavior. Importantly, the nanoparticles can also act as bioactive units through smart incorporation of therapeutic ions to instruct tissue-healing behavior. The metal ligand bond can be tuned for temporally controlled release of bioactive nanoparticles, a novel approach which allows kinetic control over bioactive signals. To prove their clinical utility, I will optimize the materials to treat and regenerate bone tissue in osteosarcoma (OS), for which new treatment options are urgently needed.
Nano4Bone proposes an innovative method to drastically improve the mechanical properties of hydrogels without negatively impacting their self-healing abilities. The impact of the project will be large by addressing key challenges in the field, offering a new treatment for OS, and a wide application area of the new materials in regenerative medicine and other biomedical fields.
Wissenschaftliches Gebiet (EuroSciVoc)
CORDIS klassifiziert Projekte mit EuroSciVoc, einer mehrsprachigen Taxonomie der Wissenschaftsbereiche, durch einen halbautomatischen Prozess, der auf Verfahren der Verarbeitung natürlicher Sprache beruht. Siehe: https://op.europa.eu/en/web/eu-vocabularies/euroscivoc.
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Schlüsselbegriffe
Programm/Programme
- HORIZON.1.1 - European Research Council (ERC) Main Programme
Thema/Themen
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(öffnet in neuem Fenster) ERC-2022-COG
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