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Hydrogel auf Peptidbasis ist vielversprechend für die Reparatur von Gewebe und Organen
Zuletzt überprüft: 02.07.2025
Durch die Kombination biomedizinischer Präzision und von der Natur inspirierter Technik hat ein Wissenschaftlerteam unter der Leitung der Universität Ottawa ein gelartiges Material entwickelt, das ein enormes Potenzial für die schnelle Reparatur einer Vielzahl beschädigter Organe und Gewebe im menschlichen Körper aufweist.
Spitzenforschung unter der Leitung von Dr. Emilio I. Alarcon, außerordentlicher Professor an der medizinischen Fakultät der Universität Ottawa, könnte in Zukunft das Leben von Millionen von Menschen mit Peptid-Hydrogelen beeinflussen, die Hautwunden versiegeln, Therapeutika an geschädigten Herzmuskel abgeben und beschädigte Hornhäute reparieren können.
„Wir nutzen Peptide, um therapeutische Lösungen zu entwickeln. Unser Team lässt sich von der Natur inspirieren, um einfache Lösungen für Wundverschluss und Gewebereparatur zu entwickeln“, sagt Dr. Alarcon, Wissenschaftler und Leiter der Gruppe „BioEngineering and Therapeutic Solutions“ (BEaTS) am Herzinstitut der Universität Ottawa. Seine bahnbrechende Forschung konzentriert sich auf die Entwicklung neuer Materialien mit geweberegenerationsfördernden Eigenschaften.
Peptide sind Moleküle, die in lebenden Organismen vorkommen, und Hydrogele sind ein wasserbasiertes Material mit einer gelartigen Textur, das sich für therapeutische Zwecke als nützlich erwiesen hat.
Der Ansatz der in Advanced Functional Materials veröffentlichten und von Dr. Erik Suuronen und Dr. Mark Ruel gemeinsam geleiteten Studie ist einzigartig. Die meisten im Tissue Engineering untersuchten Hydrogele sind tierischen Ursprungs und proteinbasiert. Das vom gemeinsamen Team entwickelte Biomaterial hingegen ist mit künstlich hergestellten Peptiden angereichert. Dies macht es für die klinische Praxis besser anwendbar.
Dr. Ruel, Professor in der Abteilung für Zelluläre und Molekulare Medizin an der medizinischen Fakultät der Universität Ottawa und Leiter der Forschung in der Abteilung für Herzchirurgie am Herzinstitut der Universität Ottawa, ist davon überzeugt, dass die Ergebnisse der Studie revolutionär sein könnten.
„Trotz Jahrtausenden der Evolution ist die menschliche Wundheilung nach wie vor unvollkommen“, sagt Dr. Ruel. „Wir beobachten anormale Narbenbildung von Hautschnitten über Augenverletzungen bis hin zur Herzreparatur nach einem Herzinfarkt. Dr. Alarcón, Dr. Suuronen und unser Team beschäftigen sich seit fast zwei Jahrzehnten mit diesem Problem. Dr. Alarcóns Arbeit in Advanced Functional Materials zeigt einen neuen Weg auf, Wundheilung, Organheilung und sogar Narbenbildung nach Operationen therapeutisch deutlich besser beherrschbar und damit für die menschliche Gesundheit zu optimieren.“
Synthetisierte Peptide für die sofortige Weichteilreparatur. Fortschrittliche Funktionsmaterialien (2024). DOI: 10.1002/adfm.202402564
Der Schlüssel liegt in der Modulation des Peptid-Biomaterials. Die Hydrogele des Teams der Universität Ottawa sind so konzipiert, dass sie individuell anpassbar sind, sodass das robuste Material für eine Vielzahl von Geweben geeignet ist. Im Wesentlichen kann die Zweikomponentenrezeptur je nach zu reparierendem Körperteil optimiert werden, um die Haftfähigkeit zu erhöhen oder den Anteil anderer Komponenten zu verringern.
„Wir waren sehr überrascht von der Bandbreite der Anwendungsmöglichkeiten unserer Materialien“, sagt Dr. Alarcon. „Unsere Technologie bietet eine integrierte Lösung, die je nach Zielgewebe individuell angepasst wird.“
Dr. Alarcon weist außerdem darauf hin, dass diese Studien darauf schließen lassen, dass die therapeutischen Wirkungen biomimetischer Hydrogele hochwirksam sind und dass ihre Verwendung wesentlich einfacher und kostengünstiger ist als andere Regenerationsansätze.
Die Materialien wurden kostengünstig und in einem skalierbaren Format entwickelt, was für viele groß angelegte biomedizinische Anwendungen von entscheidender Bedeutung ist. Das Team entwickelte außerdem ein Schnellscreening-System, das Entwicklungskosten und Testzeiten deutlich reduzierte.
„Diese deutliche Kosten- und Zeitersparnis macht unser Material nicht nur wirtschaftlicher, sondern beschleunigt auch sein Potenzial für den klinischen Einsatz“, sagt Dr. Alarcon.
Was sind die nächsten Schritte für das Forschungsteam? Zur Vorbereitung auf Tests am Menschen werden große Tierversuche durchgeführt. Bisher wurden Herz- und Hautversuche an Nagetieren durchgeführt, und die Hornhautuntersuchungen wurden ex vivo durchgeführt.