Neue Implantate für die Wundheilung
Was geschieht während der Heilung eines Knochenbruchs? Prof. Dr. Stefan Kalkhof von der Hochschule Coburg erforscht diesen Prozess. Er hat nun in Kooperation mit der Universität Leipzig und der Technischen Universität Dresden eine Analysemethode für den Wundbereich entwickelt.
Die Zahl der Knochenbrüche mit kompliziertem Heilungsverlauf ist in den letzten Jahren stark gestiegen. Ein Team aus Materialwissenschaftlern, Biologen, Biochemikern, Chemikern, Medizinern, Bioanalytikern und Informatikern erforscht Möglichkeiten, Knochen- und Hautverletzungen besser zu heilen. Prof. Kalkhof arbeitet mit ihnen im Sonderforschungsgebiet 67 „Funktionelle Biomaterialien zur Steuerung von Heilungsprozessen in Knochen- und Hautgewebe – vom Material zur Klinik“ der Universität Leipzig und der Technischen Universität Dresden zusammen. Insgesamt zwanzig Arbeitsgruppen hat das Sonderforschungsgebiet, das von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) gefördert wird. Ziel ist die Entwicklung neuer Implantate, die Entzündungen vorbeugen und die Heilung aktiv unterstützen.
Prof. Kalkhof erforscht in seinem Teilprojekt die molekularen Prozesse, die im Wundbereich ablaufen. Gemeinsam mit Prof. Dr. Martin von Bergen vom Helmholtz-Institut für Umweltforschung und Prof. Dr. Stefan Rammelt vom Universitätsklinikum Dresden analysiert er behandelte Knochenbrüche. Mit einer minimal-invasiven Mikrodialyse entnehmen sie Proteine und Aminosäuren direkt aus der Wundflüssigkeit. Dafür verwenden sie einen kleinen Katheter, deren Kanüle nur die Größe einer kleinen Blutkapillare hat.
Die Proben werden im Zeitverlauf der Heilung, meist in den ersten zwei Tagen, entnommen. Sie zeigen, wie sich die Zusammensetzung von Metaboliten und Proteinen während der Heilung verändert und welche Entzündungsmarker aktiv sind. Prof. Kalkhof und Prof. von Bergen konnten mit ihrem Team 400 Proteine, Aminosäuren und Lipide aus dem Wundbereich isolieren und mittels Massenspektrometrie quantifizieren. Erprobt wurde dies durch Versuche an Ratten und Schweinen im Labor des Universitätsklinikums Dresden. „Die Erkenntnisse helfen, passende Implantate zu entwickeln, die den Heilungsprozess aktiv fördern“ sagt Prof. Kalkhof.
Die Forscher haben nun ein besseres Verständnis der Prozesse, die im Wundbereich ablaufen, und können die Implantate entsprechend optimieren. Im Fokus steht dabei, das Risiko für Entzündungen und Abstoßungsreaktionen zu verringern.
Originalveröffentlichung
Yvonne Förster, Johannes R. Schmidt, Dirk K. Wissenbach, Susanne E. M. Pfeiffer, Sven Baumann, Lorenz C. Hofbauer, Martin von Bergen, Stefan Kalkhof, Stefan Rammelt; "Microdialysis Sampling from Wound Fluids Enables Quantitative Assessment of Cytokines, Proteins, and Metabolites Reveals Bone Defect-Specific Molecular Profiles"; PLOS ONE; 2016
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