Visual Universitätsmedizin Mainz
AG Brieger

AG Brieger (Klinik für Hals-, Nasen-, Ohrenheilkunde)

Über den Leiter und seine Arbeitsgruppe

Die AG Brieger und Kooperationspartner analysieren die Möglichkeiten der Modifikation von Matrices und Implantatmaterialien. Ziel ist es die Oberflächen der Traegermaterialien bzw Implantate biocompatibler/antiadhäsiver/bakteriostatischer/etc zu gestalten. Hierbei ist es essentiell, mögliche adverse Reaktionen des Organismus nach Einbringung modifizierter Materialien schon während des Entwicklungsprozesses zu erkennen, um diese zu vermeiden und keine Ressourcen der Entwicklung dieser später unbrauchbaren Materialien zu opfern. Beispielhaft sei das Vorgehen anhand zweier im Rahmen von Biomatics durchgeführten Projekten der AG Brieger und seiner Kooperationspartner erläutert.

Kooperationspartner

  • Urologie, Universitätsmedizin Mainz (Prof. Dr. rer. nat. Brenner)
  • Anorganische und analytische Chemie, Universität Mainz (Prof. Dr. rer. nat. Tremel)
  • MPIP-P und Universitätsmedizin Mainz (PD. Dr. med. Mailänder)
  • Pathologie, Universitätsmedizin Mainz (PD. Dr. med. Brochhausen)

Herstellung prävaskularisierter Mundschleimhautäquivalente mittels Tissue-Engineering als intelligente Wundabdeckung bzw. zur Geweberekonstruktion in der regenerativen Medizin.

Für die Deckung von Wunden nach operativen Eingriffen im Kopf- und Halsbereich oder auch für die Rekonstruktion von angeborenen oder erworbenen Defekten der Harnröhre stehen geeignete Donorgewebe wie z. B. Mundschleimhaut nur begrenzt zur Verfügung. Zudem ist die Entnahme dieser Gewebe häufig mit einer erheblichen Morbidität vergesellschaftet. Eine vielversprechende Alternative zur großflächigen Entnahme geeigneter Donorgewebe bietet das „Tissue Engineering“. In eigenen Arbeiten konnten wir prävaskularisierte Mundschleimhautäquivalente in Trikultur aus Epithelzellen, Fibroblasten und Endothelzellen auf der Basis von kommerziell erhältlichen Kollagen-Matrices herstellen. Allerdings blieb bei der Kultivierung der Trikultur eine Differenzierung der Epithelzellen mit Bildung einer Basalmembran aus. Zusätzlich konnte beobachtet werden, dass die verwendeten mikrovaskulären Endothelzellen nicht in die Tiefe der Kollagenmatrix wanderten und sich deshalb die kapillarähnlichen Strukturen nur an der Oberfläche der Matrix ausbilden konnten.

Im vorliegenden Projekt wird es darum gehen, die interzellulären Interaktionen der Trikultur zu identifizieren, um anhand der gewonnenen Erkenntnisse die Kollagenmembranen für eine gezielte Epithelzell-Differenzierung bzw. Endothelzell-Migration zu modifizieren. Die Identifikation der Wachstumsfaktoren bzw. Cytokine soll in der Urologie (Prof. Brenner) und Hals-Nasen-Ohrenklinik (Prof. Brieger) von Dr. Heller mittels Human Zytokine ELISA Plate Array durchgeführt werden. Die Modifizierung der Kollagenmembran oder alternativer Substrate soll anschließend in Zusammenarbeit mit dem Max-Planck Institut für Polymerforschung (Dr. del Campo) erfolgen. Hierbei sollen zwei konkrete Ziele verfolgt werden: (1) eine kovalente Immobilisierung der relevanten Wachstumsfaktoren zur gezielten Stimulation der Epithelzell-Differenzierung, (2) eine reversible Immobilisierung von angiogenen Wachstumsfaktoren oder Peptiden zur Erzeugung eines chemotaktischen Konzentrationsgradienten in der Matrix für eine gezielte Stimulation der Endothelzell-Migration. Die Zellbesiedlung und Kultivierung bzw. die Beurteilung der Trikultur aus Epithelzellen, Fibroblasten und Endothelzellen auf den modifizierten Matrices soll in der Urologie (Prof. Brenner), Hals-Nasen-Ohrenklinik (Prof. Brieger) in Zusammenarbeit mit der Mund-Kiefer-Gesichtschirurgie (Prof. Al-Nawas) und der Pathologie (Dr. Unger) durchgeführt werden. Im Anschluss an die erfolgreiche Herstellung der prävaskularisierten Mundschleimhautäquivalente sind Tierexperimente geplant, die von der Mund-Kiefer-Gesichtchirurgie durchgeführt werden. Hier soll in Zusammenarbeit mit der Urologie, Hals-Nasen-Ohrenklinik, Pathologie die Angiogenese bzw. Vaskulogenese an GFP-markierten Mäusen untersucht werden.

Übergeordnetes Ziel dieses Projektes ist die Herstellung eines vollständig prävaskularisierten und funktionellen Mundschleimhautäquivalents. Dabei soll der Fokus auf vier Schwerpunkte gelegt werden: (1) Aufklärung der interzellulären Kommunikationswege und Identifikation der entscheidenden Faktoren wie Zytokine und Wachstumsfaktoren die an der Epithelzelldifferenzierung beteiligt sind, (2) Optimierung der Kulturbedingungen für die Trikultur aus Epithelzellen, Endothelzellen und Fibroblasten aufgrund der gewonnenen Erkenntnisse, (3), zelluläre Stimulation durch oberflächen-immobilisierte, ggf. induzierbare angiogene Faktoren (Wachstumsfaktoren, Zytokine, Peptide) für eine kontrollierte Migration und vollständige Infiltration mikrovaskulärer Endothelzellen in die Kollagen Matrix, (4) Untersuchung der Angiogenese und Vaskulogenese im Maus-Modell.

Analyse der Toxizität metallischer Nanopartikel.

Nanoskalierte metallische Partikel finden zunehmend Verwendung in Industrie, Wissenschaft und Medizin. Neben erwarteten Fortschritten für die Therapie können Implantat-Abriebe, Nano-Kontrastmittel oder Nano-drug carrier aber auch möglicherweise unerwünschte toxische Folgen für den Organismus oder das umgebende Gewebe haben. Hier ist besonders an oxidativen Stress oder die Freisetzung toxischer Ionen zu denken. Im Rahmen des Projektes werden daher mögliche Toxizitätsmechanismen analysiert. Detaillierte Beschreibung: Max Planck Graduate Center