Präzise hierarchische Nano- und Mikrostrukturierung von Oberflächen zur Entwicklung alters- und zelltyp-spezifischer Implantate

Neuartige adhäsive Grenzflächen zu Zellen erlauben die präzise Untersuchung von zellulären Reaktionsmechanismen und sind von großem Interesse in der regenerativen Medizin und Implantatentwicklung. Grundlage ist, dass Zellen sehr spezifisch die Struktur der Oberfläche wahrnehmen und darauf reagieren. In diesem Projekt wird die Interaktion von Zellen mit spezifisch nano-, mikrostrukturierten Oberflächen untersucht. Auf Ebene der ganzen Zelle werden Änderungen von elementaren Zellfunktionen (Morphologie, Proliferation) bei der Interaktion mit den Substraten ermittelt. Auf Ebene der Adhäsion-Protein-Komplexe soll an der unmittelbaren Schnittstelle zur Oberfläche die Struktur dieser zellulären Sensorikeinheiten analysiert werden. Dazu werden lithographischen Techniken kombiniert, um hierarchisch auf der Nanometer- und der Mikrometerskala strukturierte Hydrogel- bzw. Silikon-Oberflächen zu erhalten, die komplexen in vivo- Bedingungen ähneln. Die Interaktion und Reaktion von Zellen auf die Oberflächen wird exemplarisch an Endothelzellen und Glatten Muskelzellen untersucht. Beiden Zelltypen sind wesentlich für den Aufbau von Blutgefäßen und wichtig für das Einheilen von Stent-Implantaten bei der Behandlung koronarer Herzerkrankungen. Da Stents meist in älteren Patienten zur Anwendung kommen, werden in diesem Projekt Zellen verschiedenen Alters verwendet. Ziel ist es, die Interaktion von zwei medizinisch relevanten Zelltypen mit nanostrukturierten, biofunktionellen Oberflächen auf zellulärer und molekularer Ebene zu verstehen. Dies kann mögliche Hinweise für die Entwicklung von altersspezifischen Implantatoberflächen geben.