Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe Ein Projektträger des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft

 

Projektverzeichnis - Details

Verbundvorhaben: Neuartige Konstruktions- und Funktionswerkstoffe aus gentechnisch synthetisierten und durch Biofarming hergestellten fibrillären Proteinen: Teilvorhaben 4: Applikationsuntersuchungen zur Biofunktionalität und zur Biokompatibilität

Anschrift
Institut für Bioprozess- und Analysenmesstechnik e.V. - Fachbereich Biowerkstoffe
Rosenhof
37308 Heilbad Heiligenstadt
Kontakt
Prof. Dr.-Ing. Klaus Liefeith
Tel: +49 3606 671-500
E-Mail: klaus.liefeith@iba-heiligenstadt.de
FKZ
22005198
Anfang
01.06.1999
Ende
31.05.2002
Ergebnisdarstellung
Das Ziel des Teilvorhabens 4 war, Anwendungsgebiete für fibrilläre Proteine als Biomaterialien zu finden. Dabei standen Laufe des Bearbeitungszeitraumes neben Naturseide auch die im Verbundvorhaben in Tabakpflanzen exprimierten Spinnenseidenproteine zur Verfügung. Es wurden folgende technisch realisierbare Materialformen auf ihre Bioverträglichkeit im in-vitro- Verfahren untersucht: - Folien aus gelösten Naturseiden, - technisch gesponnene Fäden, - Beschichtungen aus rekombinanten Fibroinen der Tabakpflanze. Als Testzellen Zellen des Weichgewebes und des Hartgewebes eingesetzt. Bestimmt wurden die Zellproliferation, die Zellvitalität, die Aktivität mitochondrialer Dehydrogenasen, die Kollagen Typ I-Synthese sowie die Morphologie der Zellen nach direktem Kontakt mit den Seidenmaterialien. Die Ergebnisse zeigen, dass die Seidenmaterialien für folgende Anwendungen geeignet sind: - Einsatz rekombinanter Spinnenseidenfibroine für die bioaktive Beschichtung von Materialoberflächen, - Eignung von Fibrion-Matrices als bioverträgliches Wachstumssubstrat für verschiedenste Anwendungen in der Zellkultivierung, -biomedizinische Anwendung als Wachstumsmatrix im Weichgewebe, -Pressformkörper aus Naturseidefäden als Zellträgermaterial für Anwendungen des Tissue Engineerings und für Drug Delivery Systeme, - Einsatz als langzeitstabiles Nahtmaterial mit langsamer Degradationskinetik, - Einsatz von Fibroin-Matrices mit Hydroxylapatit-Additiva für therapeutische Anwendungen im Knochenhartgewebe, -antithrombogene Beschichtungen und flächige Materialien mit verminderter Thrombocytenadhäsion auf der Basis LiBr-gelöster und verarbeiteter Naturseiden für den Einsatz im cardiovaskulären Bereich. Der Abschlussbericht enthält neben einer Überblicksdarstellung zur Zeit bekannter technischer und biomedizinischer Anwendungen von Seidenproteinen problemspezifische Diskussionen der Ergebnisse sowie die Ergebnisse der oberflächenanalytischen Untersuchungen (Oberflächenenergie und -ladung).
Aufgabenbeschreibung
Im Rahmen des Verbundvorhabens soll die Biosynthese von maßgeschneiderten Proteinen auf der Basis der Primärstruktur nativer Seidenfibroine in transgenen Pflanzen etabliert werden. Dabei sollen die Proteinsequenzen durch ein rationales Design gezielt modifiziert werden und unter Nutzung der vielfältigen Möglichkeiten der Pflanzenbiotechnologie und des Biofarmings transgener Pflanzen in technisch relevanten Dimensionen produziert werden. Zur weiteren Verarbeitung dieses neuartigen nachwachsenden Rohstoffes sollen Verformungsverfahren zur Herstellung von Polymermaterialien als Konstruktions- und Funktionswerkstoffe für die Produktion innovativer Erzeugnisse erprobt werden. Im Teilvorhaben 4 werden Applikationsuntersuchungen zur Biofunktionalität und zur Biokompatibilität des neuartigen Werkstoffes und der daraus hergestellten Produkte durchgeführt.

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