botenstoff 04.11 - Human.technology Styria GmbH

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encomeD – unterschieDliche anWenDungen Von kollagen
ENZyMATISCHE FUNKTIONALISIERUNG VON KOLLAGENEN FüR MEDIZINISCHE ANWENDUNGEN
Kollagen ist ein äußerst wichtiges Biomaterial
und wird für chirurgische Nähte, Implantate
oder hämostatische (blutstillende) Wundverbände
und Drug Delivery Systems eingesetzt.
Weiters wird Kollagen auch für Gewebekulturen
verwendet. Um für diese Anwendungen
ausreichende thermische und mechanische
Stabilität zu erhalten, wird Kollagen chemisch
quervernetzt. Die dazu eingesetzten Moleküle
sind hochtoxisch. Verständlicherweise
müssen daher nicht abreagierte Produkte
entfernt werden, wobei immer ein Restrisiko
besteht.
Analyse der enzymatischen Umsetzungen von
Kollagenen.
Die Partner im österreichischen
kosortium:
Ao.Univ.-Prof. DI
Dr. Georg Gübitz
- Institut für Umweltbiotechnologie an der
TU Graz
- Human.technology Styria GmbH
- UTC Umweltlabor GmbH
- DI Dr. Andreas Paar KG, „Qualizyme -
Biotechnology“
- IPUS Mineral- und Umwelttechnologie
GmbH
- MIDES Handelsgesellschaft f. Medizin-
& Entsorgungstechnik m.b.H.
- Molekulare Biotechnologie GmbH
Penicillium citrinum – ein Pilz, der
wichtige Enzyme als Werkzeuge für die
Funktionalisierung von Kollagenen erzeugt.
Kürzlich konnte die TU Graz gemeinsam mit
anderen europäischen Forschern zeigen,
dass Enzyme wie Tyrosinasen oder Laccasen
Kollagen quervernetzen können. Diese
Biokatalysatoren werden nur in Spuren
eingesetzt und können als Proteine auch
problemlos im Produkt verbleiben. Nun soll
gemeinsam mit der Human.technology Styria
GmbH und weiteren europäischen Partnern
im Projekt EnCoMed die enzymatische
Quervernetzung und Funktionalisierung von
Kollagenen hinsichtlich unterschiedlicher Anwendungen
untersucht werden.
Die enzymatisch quervernetzten Kollagene
weisen eine geeignete Porosität speziell für
den Einsatz für Zellkulturen oder Wundheilung
auf. Weiters können diese Kollagene mit
Wirkstoffen für eine kontrollierte Freisetzung
beladen werden („controlled drugrelease“).
Um eine Freisetzung über mehrere Wochen
zu erzielen, sollen in EnCoMed auch spezielle
Verfahren (Elektrospinning) eingesetzt werden,
um dafür notwendige dichte Strukturen
zu erzielen. Mit diesen Verfahren sollen auch
Nanostrukturen ähnlich der extrazellulären
Matrix erzeugt werden, um somit das Wachstum
von Zellen in Zellkulturen zu fördern. Neben
der Quervernetzung sollen mit Enzymen
auch funktionelle Moleküle, wie z.B. Cytokine
gebunden werden. Kollagene funktionalisiert
Fluoreszenzmarkierte Enzyme „bei der Arbeit“
an der Oberfläche von Proteinfasern.
Kollagen für medizinische Anwendungen.
mit Wachstumsfaktoren können z.B. für die
Beschichtung von Gefäßimplantaten verwendet
werden. Der Effekt dieser Beschichtung
auf Endothelzellen und glatte Muskelzellen
soll genau untersucht werden. In gleicher
Weise sollen Kollagene zur Knochenregeneration
mit dem bonemorphogeneticprotein
funktionalisiert und die Differenzierung von
Fibroblasten verfolgt werden.
Diese ehrgeizigen Ziele werden von einem
Konsortium aus Unternehmen, die von Clustern
vertreten werden, sowie Forschungseinrichtungen
aus Österreich, Deutschland
und Belgien gemeinsam verfolgt. Das Institut
für Umweltbiotechnologie an der TU Graz
unter der Leitung von Prof. Dr. Georg Gübitz
zeichnet dabei für die biotechnologischen Arbeiten
verantwortlich, die UTC Umweltlabor
GmbH aus Pischelsdorf ist bei analytischen
Fragestellungen beteiligt. Die Expertise zu
Kollagen und im Pharmazeutischen Engineering
kommen von FILK (Freiberg, D) bzw.
von der LMU in München und Centexbel
beschäftig sich mit Electrospinning. Die teilnehmenden
Firmen werden in Österreich von
Human.technology Styria GmbH (HTS) und
in Deutschland und Belgien von FILK e.V. (D)
und der Forschungsvereinigung der Arzneimittelhersteller
e.V. (D) vertreten.
Autor: Technische Universität Graz
Mit Hilfe von Enzymen mit antioxidativ wirkenden
Molekülen funktionalisierte Proteinfaser.