Inhaltszusammenfassung:
Biomaterialien bieten vielfältige Möglichkeiten zur Verbesserung der Lebensqualität von Patienten, insbesondere im Bereich von implantierbaren oder blutkontaktierenden Medizinprodukten. In den letzten Jahren wurden in diesem Bereich signifikante Fortschritte erzielt. Dennoch bleibt die Hämokompatibilität von Biomaterialien eine zentrale Herausforderung. Der Kontakt zwischen Biomaterialien und Blut birgt das Risiko thrombotischer Reaktionen sowie initialer Immunreaktionen, die durch die Adsorption von Plasmaproteinen an der Materialoberfläche ausgelöst werden. Ein besseres Verständnis der Proteinadsorption und der damit verbundenen Abwehrreaktionen kann gezielte Modifikationen der Biomaterialien ermöglichen, um eine verbesserte Hämokompatibilität zu erreichen. Diese Modifikationen können sowohl durch spezifische Oberflächenbeschichtungen als auch durch die Veränderung der Materialeigenschaften erfolgen. In der vorliegenden Arbeit wurde die Proteinadsorption auf verschiedenen Biomaterialien mittels massenspektrometrischer Analysen untersucht. Dabei konnten erstmals Bindungsprofile von über 500 Proteinen über einen Zeitraum von sechs Stunden identifiziert werden. Auf Basis dieser Ergebnisse wurde eine neuartige hämokompatible Beschichtung entwickelt, die auf der kovalenten Bindung des C1-Esterase-Inhibitors (C1-INH) basiert. C1-INH hemmt nicht nur das Komplementsystem, sondern verhin-dert auch die Aktivierung von Faktor XII (FXII), wodurch die Blutgerinnung bereits in einem frühen Stadium unterbrochen wird. Die Hämokompatibilität der entwickelten Beschichtungen wurde durch dynamische Inkubation mit humanem Vollblut getestet. Die Analyse der Blut- und Plasmaparameter ergab, dass die C1-INH-Beschichtung die Aktivität von FXIIa signifikant stärker reduzierte als herkömmliche Heparin-Beschichtungen. Darüber hinaus wurde in einer weiteren Studie gezeigt, dass die Materialeigenschaften ebenfalls einen Einfluss auf die Hämokompatibilität haben. So konnte nachgewiesen werden, dass der Wechsel von Baumwoll- zu synthetischen Bauchtüchern wäh-rend Operationen zu einer Reduktion der Thrombozyten- und Neutrophilenaktivierung sowie der Freisetzung von inflammatorischen Zytokinen wie Interleukin (IL) 1β und IL-6 führt. Jedoch bewerteten alle an dieser Studie beteiligten Chirurgen und Chirurginnen die synthetischen Materialien hinsichtlich ihrer Absorptionsfähigkeit und Formbarkeit als minderwertig. Insgesamt liefert diese Arbeit wertvolle Erkenntnisse über die Proteinadsorption auf Biomaterialien und deren Konsequenzen. Zu den zentralen Ergebnissen zählen die schnelle und dynamische Schichtbildung, die zeitabhängige Veränderung der adsorbierten Proteine sowie der Einfluss von Oberflächenmodifikationen, Materialeigenschaften und Flussraten auf die Zusammensetzung der Proteinschicht. Diese Erkenntnisse bilden eine fundierte Grundlage für die Entwicklung innovativer Strategien zur Verbesserung der Hämokompatibilität und zur Optimierung von Biomaterialien.
