ISBN 9783843950015

978-3-8439-5001-5, Reihe Mikrosystemtechnik

Ayman Husari
Molekulare Untersuchungen zu den mechanoresponsiven Molekülen FAK und YAP im Kontext physikochemisch-biologischer Grenzflächen

256 Seiten, Dissertation Albert-Ludwigs-Universität Freiburg im Breisgau (2022), Softcover, B5

Zusammenfassung / Abstract

In den letzten Jahren haben sich polymer-basierte Grenzflächen als sehr wertvolle Werkzeuge etabliert, um molekulare Zelluntersuchungen im Kontext der Wirkung extrazellulärer mechanischer Reize auf das Verhalten von Zellen zu analysieren. In diesem Zusammenhang bieten sich mikrostrukturierte Oberflächen als Untersuchungsplattformen an. Einzelzellanalysen kommt dabei eine besondere Bedeutung zu, da sie Rückschlüsse der Auswirkungen von einer biophysikalischen Einflussgröße auf das Zellverhalten ermöglicht. Ein weiterer Vorteil des Einsatzes von gezielt funktionalisierten und mikrostrukturierten Oberflächen liegt dann vor, wenn die Polymer-Grenzflächen die Adhäsion von Zellen direkt ermöglichen, da dies einer Verwischung der Auswirkung mechanischer Reize auf die Zellen durch eine zwischengeschaltete Schicht aus biofunktionalen Molekülen entgegenwirkt. Aus diesem Grunde sollten in der vorliegenden Arbeit mit Hilfe von für die regenerative Medizin besonders attraktiven mesenchymalen Stammzellen und P(nBA)/P(DMAA)-basierten Grenzflächen Untersuchungen zur Wirkung mechanischer Einflussgrößen auf das Anhaften von Zellen, insbesondere die Exprimierung mechanoresponsiver Moleküle wie FAK und YAP, durchgeführt werden.

Insgesamt verdeutlichen die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit, dass (i) polymer-basierte Grenzflächen auch für Einzelzelluntersuchungen in kontrollierter Weise entweder zelladhäsiv oder zellabweisend gestaltet werden können, und dass sie (ii) molekulare Untersuchungen zur Mechanotransduktion durch den Einfluss biophysikalischer Material-inhärenter Einflussgrößen, wie dem E-Modul, aber auch durch externe mechanische Stimuli, also die magnetische Aktuierung, gestatten. Hierdurch bilden diese Grenzflächen eine Plattform für weitreichendere mechanobiologische Untersuchungen, auch an bisher nicht berücksichtigten Zellentitäten, die zukünftig auch für die Entwicklung neuer Biomaterialien genutzt werden kann.