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Hybride Alginathydrogele für die Knochenregeneration

Knochenverletzungen über eine bestimmte Grenze hinaus können sich nicht selbst heilen und erfordern medizinische Unterstützung, um die Reparatur und Wiederherstellung zu stimulieren. Es gibt Bedarf an minimal invasivem Biomaterial, das die Heilung und den biologischen Selbstabbau nach der Wiederherstellung stimulieren kann.
Hybride Alginathydrogele für die Knochenregeneration
Das EU-finanzierte Projekt "PEPTIDE OSTEOGEL" wurde initiiert, um diesen Bedarf durch die Entwicklung ein zellfreies 3D-Alginathydrogel mit gewünschter Bioaktivität und gewünschten mechanischen Eigenschaften zu entwickeln. Das Endprodukt sollte die Knochenregeneration im Körper stimulieren, ohne toxische Nebenwirkungen hervorzurufen.

Die Projektmitglieder haben ihre Ziele erfolgreich erreicht. Die Forscher begannen mit der Entwicklung der Hydrogelgrundlage. Eine Peptidsequenz wurde synthetisiert, um sich selbst in die Betrastruktur zu assemblieren, die in biologischen Proteinen häufig beobachtet wird. Anschließend wurde sie funktionalisiert, um die Zelladhäsion zu verbessern. Die Ergebnisse wurden unter Verwendung von Elektronenmikroskopie und -spektroskopie validiert.

Um die mechanischen Eigenschaften zu optimieren, wurden an menschlichen Stammzellen unterschiedliche Gelzusammensetzungen mit variierenden Steifigkeiten und Calciumspiegel getestet, um die Realisierbarkeit und Wirksamkeit zu beurteilen. Die Bioaktivität wurde optimiert, indem der Effekt der geänderten Entfernungen zwischen spezifischen Peptidsequenzen getestet wurde, indem die Aminosäuren im Peptid modifiziert wurden.

Ein großes Problem, das die klinische Anwendung von selbst assemblierten Peptidhydrogelen einschränkt, ist ihre Sprödigkeit auch unter geringen Belastungen. Die Wissenschaftler haben ihre Beta-Faltblatt-Hydrogele erfolgreich verstärkt, indem Sie Biopolymere mit den selbst assemblierenden Peptidsequenzen vernetzt haben. Des Weiteren besitzen diese Hybridhydrogele die Fähigkeit, sich nach der Stimulation der Knochenreparatur selbst spontan biologisch abzubauen.

Das Alginathydrogel kann weiter optimiert werden, indem die Bioaktivität erhöht und die mechanischen Eigenschaften modifiziert werden. Die Projektergebnisse haben zur Entwicklung eines viel versprechenden Hydrogels und damit zu wichtigen Implikationen in der Forschung und Medizin zur Knochenregeneration geführt. Die Forschungsteams können sich nun darauf konzentrieren, kovalente und nicht-kovalente Vernetzungseffekte in Hydrogelen aufzuklären.

Erfolgreiche Ergebnisse könnten die EU auf den ersten Platz im Regenerationssektor in der Biomaterialforschung bringen.

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