SFB 1449/1: Dynamische Hydrogele an Biogrenzfl?chen

Das übergeordnete Ziel des SFB 1449 besteht darin, die wichtigsten physikalisch-chemischen Parameter zu untersuchen, welche die schützende Funktion von Hydrogelen an biologischen Grenzfl?chen im gesunden Zustand bestimmen und Ver?nderungen bei Erkrankungen für die künftige Entwicklung neuer therapeutischer Strategien definieren. Wir konzentrieren uns auf die einzelnen und kombinierten Beitr?ge der Hydrogelkomponenten und ihre funktionellen Auswirkungen auf die Oberfl?chen der Atemwege und des Darms, welche die gr??ten Biogrenzfl?chen des menschlichen K?rpers darstellen, die von Hydrogelen bedeckt sind. Dafür werden wir Studien zu beispielhaften Lungen- und Darm-Erkrankungen durchführen, wie i) zystische Fibrose (Mukoviszidose), die durch ver?nderte viskoelastische Eigenschaften des Schleims in den Atemwegen ausgel?st wird; ii) akute Infektionen der Atemwege, die durch Bakterien und Viren verursacht werden; und iii) chronisch-entzündliche Darmerkrankungen, die mit einer abnormen Schleimzusammensetzung im Magen-Darm-Trakt einhergeht. Unser übergreifender Ansatz untersucht die Schleimeigenschaften und -dynamik auf molekularer Ebene, einschlie?lich der Struktur, der Maschengr??e, der Ladungszust?nde, des viskoelastischen und des Transportverhaltens, um festzustellen, welche molekularen und funktionellen Parameter den gesunden und den kranken Zustand bestimmen. Die drei wichtigsten Forschungsziele des SFB 1449 sind: 1. Untersuchung der Rolle einzelner Hydrogelkomponenten, d.h. Biomakromoleküle, Salz und Wasser, im komplexen Prozess der Hydrogelbildung sowie der Struktur und Funktion an Biogrenzfl?chen. 2. Synthetische Mimetika nativer Hydrogelkomponenten und Untersuchung, wie die synthetischen Hydrogelvarianten die native Barriere replizieren k?nnen, um eine Infektion durch Bakterien und Viren zu verhindern. 3. Rolle der Hydrogeleigenschaften (Schleim/Glykokalyx) im gesunden und kranken Zustand sowie die Entwicklung neuer therapeutischer Konzepte zur Verbesserung der Hydrogelfunktion, z. B. Mukolytika oder neuartige Mukuscrosslinker. Wir sind davon überzeugt, dass nur ein transdisziplin?rer Ansatz auf der Grundlage von Expertisen in den Bereichen Physik, Chemie, Materialwissenschaften, Biologie und Medizin, der mit modernsten Modellierungsans?tzen kombiniert wird, die dringend ben?tigten umfassenden Untersuchungen der komplexen und dynamischen Hydrogelnetzwerke an den Biogrenzfl?chen der Atemwege und des Darms erm?glicht. Der SFB 1449 wird von biomedizinischen Fragestellungen mit langfristiger und zunehmend translationaler Perspektive über drei F?rderperioden angetrieben: (1) Verst?ndnis der Struktur, Eigenschaften und Dynamik von Hydrogelen an Biogrenzfl?chen (2) dynamisches Verhalten und Modellierung von nativen versus synthetischen Hydrogelen; (3) ?berwindung der Barrieredysfunktion zur Verhinderung von Infektionen und Entzündungen durch synthetische Mukus-Mimetika und therapeutische Beeinflussung durch Mukus-modulierende Wirkstoffe.