LOEWE-Explorationsprojekt zur gezielten Zelldifferenzierung durch optimal gradierte Mikrogitterstrukturen

Vier Projekte der TU Darmstadt sind für die neueste Förderrunde LOEWE Exploration des Hessischen Wissenschaftsministeriums ausgewählt worden. Darunter auch das Vorhaben „CellDistinct – Gezielte Zelldifferenzierung durch optimal gradierte Mikrogitterstrukturen“, in dem Professor Andreas Blaeser (Fachgebiet BioMedizinische Drucktechnologie) und Professor Oliver Weeger (Fachgebiet Cyber-Physische Simulation) am Fachbereich Maschinenbau mechanobiologische Grundlagen der Stammzelldifferenzierung erforschen werden.

Seit einigen Jahren ist bekannt, dass die mechanischen Eigenschaften von Geweben die Differenzierung von Stammzellen beeinflussen. Der wissenschaftliche Nachweis hierzu wurde durch die Kultivierung von Zellen auf sogenannten Hydrogelen erbracht. Um die mechanischen Eigenschaften zu ändern, musste in bisherigen Studien jedoch gleichzeitig die biochemische Zusammensetzung der Hydrogele verändert werden. Durch das Zusammenspiel mehrerer Einflussfaktoren wird eine eindeutige Zuordnung der Forschungsergebnisse erschwert. „CellDistinct“, das ab Oktober 2023 mit rund 300.000 Euro gefördert wird, ermöglicht erstmals eine Entkopplung der beiden Mechanismen. Um die Struktur-Funktions-Beziehungen der Stammzelldifferenzierung systematisch untersuchen zu können, werden mittels Simulation entworfene und per 3D-Biodruck hergestellte Mikrogitter erzeugt, welche die eingebetteten Hydrogele gezielt deformieren und so bestimmte Aspekte des Zellwachstums präzise modulieren. Die zu erwartenden Forschungsergebnisse stellen einerseits einen grundlagenwissenschaftlichen Erkenntnisgewinn dar. Andererseits lassen sie sich auf unterschiedliche Anwendungsfelder übertragen, wie zum Beispiel auf die Herstellung von Patienten-spezifischem Gewebeersatz oder auf die Züchtung von Laborfleisch.