Toolbox aus hydrogelbasierten Beschichtungen und Strukturierungstechniken für 3D-Biointerfaces

In Jena trafen sich die Partner zum finalen Workshop und präsentierten Ergebnisse und Ideen, die nun reif sind für die praktische Anwendung. Im Mittelpunkt steht dabei eine Toolbox aus Hydrogelen, die für bioaktive Beschichtungen sowie Passivierungs-, Strukturierungs- und Funktionalisierungs-techniken für 3D-Biointerfaces als gemeinsame industrielle Technologieplattform entlang der Wertschöpfungskette entwickelt wurden.

Die entstandene Toolbox umfasst eine virtuelle Material-, Technologie- und Testplattform, wobei es einzigartig ist, dass Elemente einer materialtechnischen Technologieplattform in Kombination mit Elementen einer verfahrenstechnischen Technologieplattform äußerst effektiv die gewünschten Struktur-Eigenschafts-Beziehungen generieren können.

Die bestehende Verfügbarkeit 3D-strukturierter Hydrogele wird nun nicht nur zu konkreten Fortschritten in der Biomedizin führen, sondern wird auch einen erheblichen Einfluss auf die Entwicklung von Chip- und Sensorsystemen für die Bioanalytik haben.

Die Technologieplattform bietet sehr innovative Lösungsansätze für eine Vielzahl von Problemstellungen. Die Bildung einer „virtuellen“ Materialplattform beinhaltet aus Sicht des iba Heiligenstadt e.V. beispielsweise folgende Hydrogele: Oligolactone, Co-oligolactone, Polyethylenglykole, Tetraetherlipide und Polyoxazoline.

Eine hierzu komplementäre Technologieplattform umfasst die Etablierung von Strukturierungsverfahren. Zu ihnen zählen Rapid-Prototyping-Verfahren, wie die Zweiphotonen-Polymerisation (2PP) und das μ-Contact Printing, sowie Self-Assembling Verfahren, wie z.B. die Layer-by-Layer-Beschichtung mit Polyelektrolyten und das Self-Assembling amphiphiler Lipide.

Der Aufbau einer Bioreaktor-gestützten Testplattform stellt ein Beispiel für den dritten Zweig der entstandenen Toolbox dar. Die zentrale Basis dieser Testkonzeption stellen verschiedene Ausführungen von Bioreaktoren zur Simulation relevanter Milieubedingungen dar.

Die Anwendung spezifischer Durchflussmesszellen gekoppelt an einen Laborbioreaktor zur reproduzierbaren Kultivierung biologischer Systeme hat sich als möglicher Lösungsweg bewährt. Es wurde ein Bioadhäsionsmessplatz für mikrobiologische Mischkulturmodelle etabliert, der auch eine strömungsmechanische Bewertung hinsichtlich der eingesetzten Fließbedingungen ermöglicht.

In Abhängigkeit von der Expositionszeit ist die Beurteilung des Biofilmstatus auf den Materialien möglich. Mit den materialtechnischen und verfahrenstechnischen Kernkompetenzen besitzt das Bündnis eine hervorragende Ausgangssituation, die Toolbox im Sinne einer Problemlösungsplattform zu nutzen und weiter zu entwickeln.