Fibrin ist bereits seit Jahrzehnten Gegenstand der Forschung und noch immer werden zahlreiche neue Erkenntnisse über dieses Protein gewonnen. Vor allem durch seine Rolle in der Blutgerinnung kommt Fibrin eine wichtige Rolle in der medizinischen Forschung zu. Aber auch dessen Einsatz als Material wird immer stärker untersucht. Fibrin-basierte Materialien sind bekannt für ihre hervorragende Biokompatibilität und Zell-Adhäsion.

Nicht zuletzt auch wegen seiner Hydrogel-Natur ist Fibrin als vielfältig einsetzbares Material vor allem in der Medizintechnik relevant. Potentielle Anwendungen reichen dabei von einem Einsatz als Klebstoff bis hin zur Verwendung bei der Gewebezüchtung oder als Substrat im Bio-printing.

Der Grund für dieses vielfältige Eigenschafts-Spektrum ist Fibrins Netzwerk-Struktur, welche durch einen enzymatischen Prozess entsteht. Das hierfür benötigte Enzym – Thrombin – ist jedoch gleichzeitig der entscheidende Punkt, weshalb eine Alternative für klassische fibrinbasierte Materialien wünschenswert wäre. Neben den hohen Produktionskosten ist vor allem das Thromboserisiko, falls freies Thrombin in die Blutbahn gelangt, ein erhebliches Problem.

Um dennoch das Potential dieser Materialklasse nutzen zu können, erforschen wir neue Materialien auf Basis des Precursors Fibrinogen. Fibrinogen ist, wie Fibrin, bekannt für seine hervorragende Biokompatibilität. Die zur Nutzung als Material notwendige Faserbildung (Fibrillogenese) ist bisher jedoch nur mit sehr komplexen Methoden oder substratgebunden möglich. Durch eine von uns entwickelte Methode gelingt es erstmals, Fibrillogenese unmittelbar in Lösung ohne den Einsatz von Thrombin oder drastischen Bedingungen zu induzieren. Hieraus bilden sich durch Selbstassemblierung stabile Hydrogele heraus, welche durch Lyophilisation problemlos in hochporöse Aerogele mit hervorragender mechanischer Flexibilität überführt werden können. Die Hydrogele können je nach Zielanwendung auch thermoresponsiv hergestellt werden; durch Änderung der Temperatur kann das Material nach Belieben geliert oder wieder aufgelöst werden.

Sämtliche Prozesse sind nicht nur deutlich günstiger als der enzymatische, sondern die so erzeugten Hydro- und Aerogele besitzen außerdem eine nahezu identische Struktur wie Fibrin. Dies ist bisher mit keiner anderen thrombin-freien Methode zur Fibrinogen-Faserbildung gelungen. Aufgrund dieser strukturellen Ähnlichkeiten zu Fibrin bezeichnen wir unser Material auch als „Pseudo-Fibrin“. In unserer aktuellen Forschung beschäftigen wir uns damit, die Materialeigenschaften von Pseudo-Fibrin weiter zu optimieren, Anwendungspotentiale zu erschließen und die zugrundeliegenden Mechanismen zu verstehen.

Impressionen von Pseudo-Fibrin-Hydrogelen (links) und den gefriergetrockneten Aerogelen (rechts)

Aktuelle Abschlussarbeiten

Aktuell sind keine Abschlussarbeiten ausgeschrieben. Falls Sie Interesse an einer Abschlussarbeit haben, wenden Sie sich bitte an Univ.-Prof. Dr. Oliver Strube bzw. an den entsprechenden Mitarbeiter des jeweiligen Projekts, auch wenn keine Arbeiten ausgeschrieben sind.

Ansprechpartner

Dr. rer. nat. Dominik Hense

Dominik.Hense@uibk.ac.at
+43 512 507 553 02

Büro: Innrain 80/82, Raum L.03.043
Labor: CCB, Raum L.03.160

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Die wichtigsten Publikationen zum Thema

Thrombin-Free Fibrillogenesis and Gelation of Fibrinogen Triggered by Magnesium Sulfate,
Dominik Hense, Oliver I. Strube,
Gels (2023).

Fibrillogenesis and Hydrogel Formation from Fibrinogen Induced by Calcium Salts,
Dominik Hense, Oliver I. Strube,
Gels (2023).

Self-Assembled Fibrinogen Hydro- and Aerogels with Fibrin-like 3D Structures,
Dominik Hense, Oliver I. Strube, et al.,
Biomacromolecules (2021).

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