In unseren Forschungsprojekten erzeugen wir verschiedene Arten von Materialien aus Biopolymeren: Nano/ Mikropartikel, Beschichtungen/ dünne Filme und Gele/ Lösungen.
Diese Objekte aus Biopolymeren können dann unterschiedliche Funktionen wahrnehmen:
Nano/ Mikropartikel
Nano- oder Mikropartikel werden oft zur Einkapselung und kontrollierten Freisetzung von pharmazeutischen Wirkstoffen verwendet. Wir setzen unterschiedliche Biopolymere zur Erzeugung von derartigen Wirkstoffträgern ein, stabilisieren die hieraus generierten Partikeln mit verschiedenen Methoden, variieren die Öffnungs- bzw. Degradationseigenschaften der Partikel (und hierdurch die Freisetzungskinetik der eingekapselten Wirkstoffe) und untersuchen die Effizienz der Aufnahme dieser Partikel in Zellen.
Aktuelle Veröffentlichungen zu diesem Thema:
T.M. Lutz, C. Kimna, and O. Lieleg, A pH-stable, Mucin Based Nanoparticle System for the Co-delivery of Hydrophobic and Hydrophilic Drugs, International Journal of Biological Macromolecules, 215, pp. 102-112 (2022)
C. Kimna, B. Winkeljann, J. Hoffmeister, and O. Lieleg, Biopolymer-Based Nanoparticles with Tunable Mucoadhesivity Efficiently Deliver Therapeutics Across the Corneal Barrier. Materials Science & Engineering C, 121, 111890 (2021)
C. Kimna, T.M. Lutz, H. Yan, J. Song, T. Crouzier, and O. Lieleg, DNA Strands Trigger the Intracellular Release of Drugs from Mucin-Based Nanocarriers. ACS Nano. 15(2) 2350-2362 (2020)
Beschichtungen/ Filme
Viele in der Medizintechnik oder in der Medizin eingesetzten, synthetischen Materialien interagieren nicht optimal mit Zellen oder Geweben. Hier kann das Auftragen einer Beschichtung die Bioverträglichkeit erhöhen und die unerwünschte Ansiedlung von Bakterien sowie die mechanische Reizung des Gewebes verringern – vor allem in solchen Situationen, in denen das Gewebe durch Reibungsprozesse regelmäßig stark belastet wird. Dünne Lagen aus Biopolymeren können aber auch als Wundauflagen zur Förderung der Wundheilung und zur lokalen Freisetzung von Wirkstoffen eingesetzt werden.
Aktuelle Veröffentlichungen zu diesem Thema:
C. Kimna, M.G. Bauer, T.M. Lutz, S. Mansi, E. Akyuz, Z. Doganyigit, P. Karakol, P. Mela, and O. Lieleg, Multifunctional ‘Janus-type’ Bilayer Films Combine Broad-Range Tissue Adhesion with Guided Drug Release. Advanced Functional Materials, DOI: 10.1002/adfm.202105721 (2022)
C.A. Rickert, B. Wittmann, R. Fromme, and O. Lieleg, Highly Transparent Covalent Mucin Coatings Improve the Wettability and Tribology of Hydrophobic Contact Lenses. ACS Applied Materials & Interfaces, 12 (25) 28024-28033 (2020)
B. Winkeljann, M.G. Bauer, M. Marczynski, T. Rauh, S. Sieber and O. Lieleg, Covalent Mucin Coatings Form Stable Anti-Biofouling Layers on a Broad Range of Medical Polymer Materials. Advanced Materials Interfaces, 7 (4) 1902069 (2020
Lösungen/ Gele
Biopolymere können auch in Lösungen bzw. in Gele übergeführt werden. In solchen Zuständen können sie beispielsweise als biologische Schmiermittel eingesetzt werden. Sie dienen aber auch als Gastmatrices für Zellen und als Modellsysteme, um die diffusive Ausbreitung von Molekülen in biologischen Geweben oder durch Schleimhautbarrieren nachzustellen und die hierbei auftretenden Prozesse besser zu verstehen. In diesem Kontext untersuchen wir auch, wie sich Umweltverschmutzungen wie Feinstaub oder Mikroplastik auf die Eigenschaften solcher biologischen Gele auf unseren Schleimhäuten auswirken.
Aktuelle Veröffentlichungen zu diesem Thema:
H. Yan, M. Melin, K. Jiang, M. Trossbach, B. Badadamath, K. Langer, B. Winkeljann, O. Lieleg, J. Hong, H.N. Joensson, and T. Crouzier, Immune-Modulating Mucin Hydrogel Microdroplets for the Encapsulation of Cells and Microtissue. Advanced Functional Materials, 9 (39) 2105967 (2021)
M. Marczynski, C. Rickert, S. Semerdzhiev, W. van Dijk, I. Segers-Nolten, M.M.A.E. Claessens, and O. Lieleg, Alpha-Synuclein penetrates mucin hydrogels despite its mucoadhesive properties. Biomacromolecules, 20 (12) 4332-4344 (2019)
J. Song, B. Winkeljann, O. Lieleg, The lubricity of mucin solutions is robust towards changes in physiological conditions. ACS Applied Bio Materials, 2, 8, 3448-3457 (2019)