Entwicklung Polysaccharid-basierter Materialien für biomedizinische Anwendungen

Abstract

Hydrogele auf Basis natürlicher Polymere bieten aufgrund ihrer Biokompatibilität gute Voraussetzungen für die Anwendung im Bereich der regenerativen Medizin. Eine Vielzahl von Arbeiten zeigten vielversprechende Ergebnisse im Tissue Engineering. Aber auch im Bereich der gezielten Wirkstofffreisetzung sowie in der dreidimensionalen Zellkultivierung zeigen sich Hydrogele als interessante Kandidaten. Diese Arbeit befasst sich mit der chemischen Modifizierung von verschiedenen Polysacchariden wie Dextran, Pullulan und Lentinan zur Erzeugung biomedizinisch relevanter Hydrogele. Als Vernetzungsmethode wurde die Thiol-Michael-Reaktion ausgewählt. Um aus den Polysacchariden die erforderlichen Akzeptor- und Donator-komponenten herzustellen, wurden diese im ersten Schritt erfolgreich carboxymethyliert. Anschließend erfolgte die Überführung in die Thiol-modifizierten Komponenten. Um den Einfluss der Kettenlänge auf die Eigenschaften der Hydrogele zu untersuchen, wurden Linker verschiedener Längen synthetisiert. Des Weiteren wurden zwei Akzeptorgruppen gewählt. Zum einen wurden die carboxymethylierten Polysaccharide in ihre Maleinimid-Derivate überführt, zum anderen erfolgte eine Derivatisierung zur Vinylsulfon-modifizierten Komponente. Die synthetisierten Komponenten wurden mit Hilfe von volumetrischen und fotometrischen Methoden auf ihre Derivatisierungsgrade sowie NMR-spektroskopisch untersucht. Außerdem erfolgte die Charakterisierung der generierten Hydrogele. Die Hydrogele wurden auf ihre Permeabilität, ihren rheologischen Eigenschaften und ihrem Quellverhalten untersucht. Weiterhin wurden Experimente zum enzymatischen Abbau und Studien zur Zytotoxizität der einzelnen Komponenten sowie zur Einbettung von unterschiedlichen Zellen in ausgewählten Hydrogelkombinationen durchgeführt.