Archiv Dezember 2011

Entwicklung funktioneller Biomaterialien für die Wundheilung der Haut

Die Entwicklung und Anwendung funktioneller Biomaterialien ist für die Wundheilung der Haut bei akuten und chronischen Wunden unumgänglich. Bei der Wundheilung spielen Fibroblasten (ein spezieller Zelltyp) eine wichtige Rolle, da sich diese frühzeitig in der Wunde ansiedeln und durch vermehrte Zellteilung und die Synthese neuer Zwischenzellsubstanzen (Kollagen und Hyaluronsäure) den Wunddefekt schließen.
In dieser Arbeit verwenden wir eine künstliche Zwischenzellsubstanz (Matrix), die als Beschichtung möglicher Implantate Anwendung finden soll. Diese künstliche Zwischenzellsubstanz besteht aus dem Strukturprotein Kollagen und den Glykosaminoglykanen (Zuckermoleküle), Hyaluronsäure oder Chondroitinsulfat und ist damit in der Zusammensetzung der Haut nachempfunden. Die Besonderheit ist, dass nicht nur die natürlichen Glykosaminoglykane verwendet werden, sondern auch entsprechend chemisch modifizierte Derivate, bei denen Sulfatgruppen an das Zuckermolekül gebunden werden. Diese Sulfatgruppen sollen körpereigene Wundheilungsmediatoren selektiv binden und somit die Wundheilung unterstützen.
Bei den Versuchen werden Fibroblasten auf der künstlichen Matrix kultiviert und analysiert, ob sich diese Zellen anheften, vermehren und neue Zwischenzellsubstanz bilden können.
Unsere Ergebnisse zeigen, dass sich die Sulfatierung der Glykosaminoglykane positiv auf die Anheftung und Vermehrung der Zellen auswirkt, gleichzeitig aber die Synthese von Hyaluronsäure und Kollagen vermindert.

Growth promoting substrates for human dermal fibroblasts provided by artificial extracellular matrices composed of collagen I and sulfated glycosaminoglycans.

van der Smissen A, Hintze V, Scharnweber D, Moeller S, Schnabelrauch M, Majok A, Simon JC, Anderegg U.

Department of Dermatology, Venereology and Allergology, Leipzig University, Leipzig, Germany. anja.vandersmissen@medizin.uni-leipzig.de

Biomaterials. 2011 Dec;32(34):8938-46. Epub 2011 Aug 27

The application of native extracellular matrix (ECM) components is a promising approach for biomaterial design. Here, we investigated artificial ECM (aECM) consisting of collagen I (coll) and the glycosaminoglycans (GAGs) hyaluronan (HA) or chondroitin sulfate (CS). Additionally, GAGs were chemically modified by the introduction of sulfate groups to obtain low-sulfated and high-sulfated GAG derivatives. Sulfate groups are expected to bind and concentrate growth factors and improve their bioactivity. In this study we analyzed the effect of aECM on initial adhesion, proliferation, ECM synthesis and differentiation of human dermal fibroblasts (dFb) within 8-48 h. We show that initial adhesion and cell proliferation of dFb progressively increased in a sulfate dependent manner. In contrast, synthesis of ECM components coll and HA was decreased on high-sulfated aECM coll/HA3.0 and coll/CS3.1. Furthermore, the matrix metallo-proteinase-1 (MMP-1) was down-regulated on coll/HA3.0 and coll/CS3.1 on mRNA and protein level. The fibroblast differentiation marker α-smooth muscle actin (αSMA) is not affected by aECM on mRNA level. Artificial ECM consisting of coll and high-sulfated GAGs proves to be a suitable biomaterial for dFb adhesion and proliferation that induces a "proliferative phenotype" of dFb found in the early stages of cutaneous wound healing.

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