Nachwuchsgruppe „Entwicklung funktionalisierter Stentoberflächen zur vaskulären Regeneration“ des Institutes für Biomedizinische Technik der Universität Rostock
gemeinsames Projekt der Universität Rostock und der Ernst-Moritz-Arndt-Universität Greifswald mit führenden Unternehmen auf dem Gebiet der Stenttechnologie Einrichtung der Nachwuchsgruppe im Rahmen der Ausschreibung des Landesforschungsschwerpunktes „Regenerative Medizin“ (Projektträger Jülich, Forschungszentrum Jülich GmbH, AZ: 402010) Fokussierung von Forschung auf dem Gebiet der Regenerativen Medizin und der Medizintechnik Regenerative Therapie der koronaren Herzkrankheit (KHK) durch innovative Stentkonzepte als zentrales Forschungsfeld
Im Forschungsteam der Nachwuchsgruppe arbeiten folgende universitäre Einrichtungen und Unternehmen zusammen: Universität Rostock Institut für Biomedizinische Technik (IBMT) Prof. Dr. Katrin Sternberg – Leiterin der Nachwuchsgruppe Prof. Dr. Klaus-Peter Schmitz Dr.-Ing. Niels Grabow Babette Hummel Klinik und Poliklinik für Innere Medizin, Abteilung Kardiologie Prof. Dr. Christoph Nienaber PD Dr. Michael Petzsch Ernst-Moritz-Arndt-Universität Greifswald Institut für Pharmakologie Prof. Dr. Heyo K. Kroemer Dr. Matthias Gratz Institut für Pharmazie Prof. Dr. Werner Weitschies Dipl.-Pharm. Anne Neubert Industriepartner CORTRONIK GmbH & Co. KG, Rostock-Warnemünde BIOTRONIK GmbH & Co. KG, Berlin/Erlangen BIOTRONIK AG, Bülach, Schweiz Institut für ImplantatTechnologie und Biomaterialien e.V. (IIB e.V.), Rostock-Warnemünde
Wissenschaftliche Konzeption der Nachwuchsgruppe In der Kardiologie stellt die In-Stent-Restenose eine der häufigsten Langzeit-Komplikationen nach Implantation von Koronarstents dar. Die Ursachen für die In-Stent Restenose liegen in feinsten mechanischen Verletzungen der Gefäßwand, die durch das Aufweiten des Ballon­katheters und des Stents entstehen können. Hierbei wird über eine Kette immunologischer und biochemischer Reaktionen der Zellen der Gefäßwand die Ausbildung einer Gefäßwand­hyperplasie induziert, die zur sekundären Verengung des Gefäßlumens führt. Zur Verhinde­rung der In-Stent Restenose wurden deshalb Drug-Eluting Stents (DES) entwickelt. Der Vorteil liegt auf der Hand: Drug-Eluting Stents geben aus ihrer Beschichtung über mehrere Wochen hinweg lokal Medikamente in das betroffene Gewebe ab. Dort verhindert der Wirkstoff das Wachstum der glatten Muskelzellen und unterstützt im Idealfall die Besiedelung mit Endothelzellen. Die Einführung von Drug-Eluting Stents bei koronaren Herzerkrankungen in den neunziger Jahren hat das Auftreten plötzlicher Gefäßverschlüsse fast vollständig ausgeschlossen (Abbildung 1). Außerdem haben die Drug-Eluting Stents die In-Stent Restenose auf unter 10 % der Fälle verringert, was in einer Reihe von Patientenstudien gezeigt werden konnte.
Abbildung 1: In-Stent-Restenose nach Implantation eines klassischen Edelstahl-Stents (links) und komplikationsfreie Einheilung eines Drug-Eluting Stents (rechts) Auch wenn bereits erste Drug-Eluting Stents kommerziell erhältlich sind und den klinischen Alltag bestimmen, besteht ein hoher Bedarf an weiterentwickelten Stentkonzepten. Als idea­ler Stent, insbesondere für den Bereich der Koronargefäße, wird ein temporäres, bioabbau­bares Implantat angesehen, das zunächst die erforderliche Stützfunktion ausübt, das Medikamente freisetzt, die die Restenoseprozesse unterdrücken und das somit die Möglich­keit zur langfristigen Regeneration des Gefäßabschnittes bietet, in deren Verlauf der Stent abgebaut wird. Diesen innovativen und wissenschaftlich komplexen Fragestellungen zur Entwicklung von Drug-Eluting Stents im Zusammenhang mit bioabbaubaren Stentgrundkörpern widmet sich die Nachwuchsgruppe (Abbildung 2).
Abbildung 2: Am Institut für Biomedizinische Technik entwickelter Drug-Eluting Stent mit Polymerbeschichtung (oben), Chemische Funktionalisierung der Stentoberfläche (unten) Es sollen durch auf den Abbau des Stentgrundkörpers abgestimmte Oberflächenfunktionalisierungen gezielt biologisch aktive und zellspezifisch wirkende Substanzen in die Stentimplantationszonen gebracht werden. Außerdem sollen Grundlagenuntersuchungen zur kovalenten und ionischen Ankopplung von Spacern zur Anbindung spezifischer, die Endothelialisierung begünstigender Faktoren, wie Antikörper und Zelladhäsionsmoleküle durchgeführt werden.