Orale Grundlagenforschung

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Sektion für Zellbiologie-inspirierte Knochenregeneration, G.E.R.N.-Forschungszentrum

Forschungsfokus

In der Gewebeersatzforschung gewinnt die gesteuerte Modulation des Verhaltens der involvierten Zellen im Kontext Gewebeaufbau, Regeneration und erfolgreiche Integration von Biomaterialien zunehmend an Bedeutung.

Damit in neuen biomaterialbasierten Therapieansätzen zur Verbesserung der Augmentation und Regeneration oraler Knochendefekte optimierte biomimetische Knochenersatzersatzmaterialien entwickelt werden können, die den Regenerationsprozess gezielt und effektiv stimulieren, ist ein umfassendes Verständnis über den Einfluss der extrazellulären Mikroumgebung auf die Biologie von Knochenzellen im regenerativen Kontext entscheidend. Unsere aktuellen Forschungsarbeiten fokussieren daher auf die Charakterisierung der Modulation von Knochenzellfunktionen durch ihre molekulare und biomechanische Mikroumgebung.

Projekte

Evaluation der Biokompatibilität und Zytotoxizität dentaler Biomaterialien
2D/3D Zellkulturmodelle primärer und immortalisierter Hart- und Weichgewebszellen (überwiegend humane Zellen aus dem Kopfbereich)
Rasterelektronenmikroskopie, Licht-/ Fluoreszensmikroskopie, quantitative morphometrische Zellanalysen, Assays zur Untersuchung von metabolischer Aktivität/ Proliferation/ Zytotoxizität, Genexpressionsanalysen (RT-PCR), Proteinexpressionsanalysen auf Proteinebene (In-Cell / Western blot, ELISA)
Mikrofluidische 2D- / 3D-Zellkulturmodelle für die Grundlagenforschung und Biomaterialentwicklung
Etablierung von Organoidkulturen oraler Gewebe aus Patientenbiopsien (Mikrokavitätenarray-Technologie)
Applikation definierter Scher- und Kompressionskräfte auf 2D- und 3D-Zellkulturen in mikrofluidischen Bioreaktoren
Festbettbioreaktor für die Langzeitkultur von Zellen auf Implantaten und anderer prothetisch-relevanter/dentaler Werkstoffe
Hochsensitive Analyse des Zellverhaltens auf Einzelzellniveau
Tierexperimentelle Untersuchung zur Integration von Implantatmaterialien

Abbildung:
(A, B) Rasterelektronenmikroskopische Aufnahme von Osteoblasten auf verschiedenen Keramiktestkörpern für dentale Implantate und rote Fluoreszenzfärbung des Aktincytoskeletts (Einsatz). (C, D) Histologische Färbung der Kalziumeinlagerung durch knochenbildende Zellen nach 4 Wochen Kultur auf verschiedenen Miniimplantaten (C) und flachen Testkörpern (D).

Abbildung:
Schematische Darstellung (oben links) und Rasterelektronenmikroskopische (REM) Aufnahme (oben rechts) des Polymerchips mit seinen kubischen Kavitäten. Untere Reihe zeigt Zellaggregate in einer Kavität (von links nach rechts): Azur II-Färbung, Immunfluoreszenzfärbung, REM-Aufnahme.