Poröse Hydrogel-Sphäroide auf Poly(ethylenglykol)-Basis

Kurzfassung

Nachdem in kaum einem anderen europäischen Land so wenige Leben durch Organspenden gerettet werden wie in Deutschland, ist die Frage nach zellkompatiblen Materialien zur Herstellung synthetischer Gewebe- und Organtransplantate an ihrer Aktualität kaum zu übertreffen. Vor dem Hintergrund einer immer älter werdenden Gesellschaft und damit einhergehenden Organknappheit ist das Konzept des Tissue Engineering eine vielversprechende Antwort. In Deutschland sind die Zahlen von Organspenden trotz politischer Anstrengungen, die Motivation zum Spenden zu steigern rückläufig. Aktuell stehen etwa 8000 Menschen auf der Warteliste für ein Spenderorgan, darunter vor allem Niere, Leber und Herz. Im Vergleich dazu wurden insgesamt 3372 Organe transplantiert, von denen 17 % aus Lebendorganspenden stammen. Als Folge dieser großen Diskrepanz zwischen Menschen auf der Warteliste und Spendern verstarben 2022 insgesamt 743 Personen. Für eine erfolgreiche Transplantation muss innerhalb weniger Stunden nach der Feststellung des Hirntods des Spenders die Entnahme, der Transport, sowie die Transplantation des Spenderorgans organisiert werden, wobei eine Gewebe- und Blutgruppenkompatibilität nötig ist, um Immunreaktionen zu vermeiden. Betreffend der zu geringen Spendenbereitschaft und dieser komplexen Anforderungen wird als Lösungsansatz vor allem die Idee der Organ- und Gewebezüchtung diskutiert und erforscht. Ziel des Tissue Engineering ist die Entwicklung eines lebenden, funktionsfähigen Gewebes, welches durch die Kombination von Zellen und einem biokompatiblen Material erzielt wird. Üblicherweise werden dazu Stammzellen des Patienten auf einem geeigneten biokompatiblen Material kultiviert und nach der erfolgreichen Gewebezüchtung retransplantiert. Dadurch können als Alternative zu einer Organspende in vivo Organ- oder Gewebereparationen oder sogar ein vollständiger Ersatz ermöglicht werden und gleichzeitig die bestmögliche Kompatibilität zwischen Organ und Patient sichergestellt werden. Die dafür benötigten Trägermaterialien sollten biokompatibel sein, um die Immunantwort des Körpers zu minimieren, sowie biologisch abbaubar, um eine zweite Operation zur Entfernung des Materials zu vermeiden. Des Weiteren sollte das Substrat eine dem transplantierten Gewebe entsprechende mechanische Stabilität aufweisen und durch eine geeignete Porenstruktur Nährstoffdiffusion ermöglichen. Die in dieser Arbeit untersuchten Hydrogele auf Poly(ethylenglykol)-Basis erscheinen als geeignetes Material für diesen Zweck. Polyethylenglykol findet aufgrund seiner Biokompatibilität bereits lang Anwendung im biomedizinischen Bereich und bietet durch seine Hydroxy-Endgruppen zahlreiche Möglichkeiten der Funktionalisierung und Modifikation seiner mechanischen Eigenschaften. Im Folgenden wird die Vielseitigkeit von Poly(ethylenglykol) ausgenutzt, um poröse Netzwerke mit einer ausreichenden mechanischen Stabilität herzustellen, die möglicherweise als ideales Substrat im Anwendungsbereich des Tissue Engineering fungieren können