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Forschungsprojekt aus §26 oder §27 Mitteln
Laufzeit
: 2023-11-01 - 2027-10-31
Mit 2 Millionen krebsbedingten Todesfällen und jährlichen Kosten von 100 Milliarden Euro stellt Krebs eine große Herausforderung für Europa dar. Die Krebsbehandlung hat sich in den letzten Jahrzehnten erheblich verbessert, doch die Erfolgsquote neuer Krebsmedikamente in klinischen Versuchen ist jedoch nach wie vor enttäuschend niedrig, was die Möglichkeiten für eine schnelle und präzise Entwicklung innovativer gezielter Krebstherapien einschränkt.
Unsere Vision ist es, eine kühne und innovative Technologie bereitzustellen, die die aktive Rolle der menschlichen Tumormikroumgebung rekapituliert, die eine entscheidende Rolle bei der Mikroumgebung des menschlichen Tumors rekapituliert, die bei der Entstehung, Ausbreitung und dem Fortschreiten des Tumors eine entscheidende Rolle spielt, und zwar durch das dynamische Überschneidungen zwischen den Tumorzellen und der extrazellulären Matrix.
CARES vereint führende akademische und nichtakademische Experten aus den Bereichen auf den Gebieten Matrixbiologie, Biomaterialien, Mikrofluidik und Krebsforschung, um ein genaues Instrument zur Bewertung der Reaktion von Krebszellen auf eine Vielzahl von Krebsmedikamenten. Als Proof-of-Concept werden wir Brustkrebszellen als Modellsystem verwenden, mit der Perspektive, das System auf andere Krebsarten auszuweiten. das System auf andere Krebsarten auszuweiten. Unser endgültiges Ziel ist es, eine neuartige und benutzerfreundliche Plattform zu entwickeln, die durch die Ähnlichkeit mit der menschlichen Tumormikroumgebung in frühen und fortgeschrittenen Krebsstadien nachempfunden ist und mit bisher unerreichter Genauigkeit die Reaktion von Tumorzellen auf Reaktion von Tumorzellen auf Krebstherapien in vivo vorhersagen kann. Dies wird die Entwicklung und Erprobung neuer Medikamente erleichtern und die Lücke zwischen zwischen der translationalen Krebsforschung und der gezielten Krebstherapie verringern, was erhebliche Auswirkungen auf Gesellschaft und Wirtschaft haben wird. Das ehrgeizige wissenschaftliche Ziel wird den Hintergrund für eine intensive sektorübergreifende und interdisziplinäre Ausbildung junger Wissenschaftler bilden, denen ein ein exzellentes Portfolio für die translationale Forschung, das es ihnen ermöglicht, sowohl im akademischen Bereich als auch in der Industrie erfolgreich zu sein.
Forschungsprojekt aus §26 oder §27 Mitteln
Laufzeit
: 2023-09-01 - 2025-02-28
Im Jahr 2025 werden rund 11 Milliarden Tonnen Kunststoffabfälle die Umwelt verschmutzen. Daher ist eine Kreislaufwirtschaft mit Biotransformation und biologischem Abbau von Kunststoffen auf Erdölbasis ebenso wichtig wie die Einführung biobasierter und biologisch abbaubarer Materialien. Die Umwandlung von lignozellulosehaltiger Abfallbiomasse in kommerziell wertvolle "grüne" Materialien ist ein neuer und vielversprechender Weg, um Abfälle zu minimieren, Kunststoffe zu ersetzen, unseren CO2-Fußabdruck zu verringern und eine grüne Wirtschaft zu fördern. Als Abfallressource schlagen wir Walnuss- und Pistazienschalen vor, in denen wir eine homogene Gewebestruktur entdeckt haben, die auf nur einem Zelltyp basiert: den 3-D-Puzzlezellen. Diese ineinander verschachtelten polylobaten Zellen haben eine enorme Oberfläche und ein Kanalnetz, das die Zellen miteinander verbindet. Die Homogenität, die große Oberfläche und die Kanäle machen diese Zellen für die Umwandlung in biologisch abbaubaren Biokunststoff interessant. Im Rahmen dieses POC werden wir NUTplastics direkt aus Walnussschalenzellen herstellen, die in einem tiefen eutektischen Lösungsmittel gelöst sind. Durch Zugabe von Wasser wird das Lignin regeneriert, und das Lösungsmittel kann recycelt werden. Das Ergebnis dieses geschlossenen Prozesskreislaufs ist eine Nussaufschlämmung als Basis für Biokunststoff. Um den Verbundstoff für verschiedene Anwendungen anzupassen und zu funktionalisieren, schlagen wir bakterielle Cellulosepellikel vor, die bei der Kombucha-Fermentation anfallen. Die reinen Cellulosefibrillen mit hoher Zugfestigkeit sind ein spannendes Gegenstück zu den druckoptimierten Puzzlezellen mit hohem Ligningehalt. Durch die Zugabe verschiedener Anteile von Kombucha-Zellulose werden wir die Materialeigenschaften für verschiedene Anwendungen abstimmen. Unser Ziel ist es, Kombucha-Zellulosefibrillen und Puzzle-Zellen für Textil- und Verpackungsmaterialien zu kombinieren. Durch unseren ERC Consolidator Grant haben wir tiefgreifende Kenntnisse über die Chemie und die Struktur dieser Puzzle-Zellhüllen erlangt und wollen ihre Leistungsfähigkeit in nachhaltigen Materialien nachweisen.
Forschungsprojekt aus §26 oder §27 Mitteln
Laufzeit
: 2022-11-01 - 2026-10-31
Forschungskontext / Theoretischer Rahmen
Die Kontrolle und das Verständnis der Adhäsion von Zellen auf künstlichen Oberflächen ist nach wie vor ein wichtiges Thema in den Material- und Biowissenschaften. In dieser Hinsicht scheint die Kombination von Top-down- (Kontaktdruck) und Bottom-up-Ansätzen (ATRP-Polymerisation + schichtweise Adsorption von Polyelektrolyten und Proteinen) eine vielversprechende Strategie für das Design und die Herstellung von zellattraktiven Oberflächen zu sein. Interessanterweise ermöglicht diese Methodik den Übergang von 2D- zu 3D-ähnlichen hierarchischen Strukturen mit hybriden Inhalten (Nischen), die eine spätere Zellanhaftung auf der Oberseite beeinflussen, indem sie die spezifischen Bindungsstellen (RGD-, IKVAV-Anteile) gegenüber den Zielmembranrezeptoren (z. B. Integrine, CD44) besser freilegen. Der ergänzende Einsatz der Rasterkraftmikroskopie (AFM) mit einer lebenden Zelle als Sonde zusammen mit der Quarzkristallmikrowaage mit Dissipation (QCM-D) wird eine frühzeitige Analyse und Quantifizierung dieser Zell-Substrat-Wechselwirkungen auf der Nanoskala ermöglichen.
Hypothesen/Forschungsfragen/Zielsetzungen
Die Haupthypothesen des Projekts sind die folgenden: i) Die Kombination von substratverankerten Polymerbürsten und schichtweise aufgebrachten Polyelektrolytketten führt zu weichen 3D-Nischen für eine verbesserte Adsorption von ECM-Proteinen. Die Umwandlung von 2D-Grenzflächen in 3D-ähnliche Architekturen wird wiederum die Zellanhaftung und die Zellproliferation verbessern, was sich insbesondere auf die Zellmorphologie und die Anzahl der gebildeten Zell-Substrat-Verbindungen auswirkt. ii) Die Anwendung von Contact-Printing-Techniken vor dem Aufpfropfen der Bürsten ermöglicht die Herstellung von lokalisierten individuellen 3D-Anhaftungspunkten. Die lokale Anwesenheit spezifischer Moleküle beeinflusst die Zell-Substrat-Affinität, was sich letztendlich auf die Zellmorphologie und die Bildung einer unterschiedlichen Anzahl von Zell-Oberflächen-Kontakten auswirkt. iii) Die Technik der Einzelzell-Sonden-Kraftspektroskopie (SCPFS) ist empfindlich genug, um frühe Anheftungsereignisse bei Zell-Substrat-Kontakten zu identifizieren. Durch die Verwendung einer lebenden Zelle als Eindrücksonde können Vorgänge auf der Nano- und Mikroskala bestimmt werden.
Ansatz / Methoden
Die folgenden Methoden werden zur Untersuchung der Substratvorbereitung und des Zelladhäsionsverhaltens eingesetzt: Rasterkraftmikroskopie (AFM) im SCPFS-Modus, (konfokale) Fluoreszenzmikroskopie, Quarzkristallmikrowaage mit Dissipation (QCMD), Rasterelektronenmikroskopie (SEM) und Zellkulturprotokolle.