AeroMatrices aus Quallenkollagen

Ziel des Projekts AeroMarK ist die Entwicklung innovativer Matricen für die Knorpelregeneration. Diese nutzen die besonderen biologischen Eigenschaften von Quallenkollagen (QK) und die strukturgebende Wirkung der Aeromaterialien-Technologie auf Basis von tetrapodalem Zinkoxid (t‑ZnO) als Prozesstemplate. Das t‑ZnO dient dabei als Gerüst, das mit QK infiltriert und anschließend selektiv herausgelöst wird. Zurück bleibt eine freistrukturierte, hochporöse QK-Matrix, deren Architektur durch das Template definiert wurde. Auf diese Weise entstehen neuartige Knorpelersatz-Matricen, die im Gegensatz zu herkömmlichen kollagenbasierten Systemen die Bildung von hyalinem statt faserigem Knorpel fördern und damit eine qualitativ hochwertige Regeneration unterstützen.

Quallenkollagen stellt aufgrund seiner geringen Immunogenität, seiner Ähnlichkeit zu Wirbeltierkollagen und seiner (im Gegensatz zu Wirbeltierkollagen) positiven Wirkung auf die Erhaltung des chondrogenen Phänotyps eine besonders geeignete Basis für die Knorpelregeneration dar. Die Aeromaterialien-Technologie auf t‑ZnO-Basis ermöglicht es, Steifigkeit und Porenstruktur der resultierenden QK-Matrices gezielt einzustellen. Dadurch entstehen Matrices mit definierten physikalischen Eigenschaften, die eine optimale Besiedlung durch Knorpelzellen fördern und die Versorgung des knorpeltypisch avaskulären Gewebes unterstützen.

Im Mittelpunkt des Projekts steht die Entwicklung mehrschichtiger AeroQK‑Matricen, die die komplexe Architektur von Gelenkknorpel nachbilden. Dazu wird QK standardisiert aufbereitet, anschließend werden t‑ZnO‑Gerüste hergestellt, mit QK infiltriert, vernetzt und das Gerüstmaterial selektiv entfernt. Die so gewonnenen AeroQK‑Matrices unterschiedlicher Schichttypen werden umfassend im Labor getestet und sollen als Basis für die Entwicklung erster Matrix‑Prototypen für spätere präklinische Untersuchungen dienen.

​AeroMarK ist eine Antwort auf die wachsende Nachfrage nach regenerativen Therapieoptionen für Knorpeldefekte, die sowohl bei akuten Verletzungen als auch bei chronischen Erkrankungen wie Osteoarthritis eine zunehmende Rolle spielen.
Die im Projekt entwickelte Kombination aus marinem Biopolymer und aerotechnologisch erzeugten Strukturen besitzt ein erhebliches Potenzial für zukünftige klinische Anwendungen und wirtschaftliche Verwertung.

Quelle Visualisierung: AI-generated image created with ChatGPT; curated and edited by Alexandra Baumgartner