Pulmonales Blut-Luft-Grenzflächenmodell zur Untersuchung von COVID-19 und zum Screening von Therapeutika - mikrofluidisches Lunge-Auf-Chip-System und Wirkstoffträger-Nanopartikel mit hoher Affinität zu Alveolarepithelzellen

Abstract

Die Covid-19 Pandemie hat die dringende Notwendigkeit der Erforschung von Risiken und Folgen infektiöser Atemwegserreger aufgezeigt. Diesbezüglich ist es notwendig neuartige Therapeutika schnell zu evaluieren sowie das Wiederverwendungspotential von bereits auf dem Markt erhältlichen Medikamenten zu adressieren. Im Rahmen des Verbundvorhabens MicroLung wird ein optimiertes Gewebemodell der pulmonalen Blut-Luft-Schranke entwickelt, welches mittels eines mikrofluidischen Systems ein hochpräzises experimentelles Modell für Langzeitstudien im Zusammenhang mit Covid-19 und weiteren Atemwegserregern darstellt. Dabei werden Nanopartikel verwendet, welche das SARS-CoV-2 Virus nachahmen, um das künstliche Gewebemodell zu erproben. Des Weiteren wird eine zweite Klasse von Nanopartikeln, die Nanodiamanten, als "Virus-Anheftungsblocker“ und Wirkstoffträger verwendet. Dies bildet die Grundlage für neue Verabreichungswege von Medikamenten und als Test für ein schnelles Screening von Arzneimitteln. Abschließend werden die Ergebnisse mit dem SARS-CoV-2-Virus-Isolat verglichen, um die erarbeiteten Modelle hinsichtlich ihrer Funktionalität zu validieren. Das Ziel des Teilprojektes IKTS besteht in der Entwicklung eines Mikrofluidiksystems und der Entwicklung von Nanodiamanten-basierten Wirkstoffträgern. Außerdem unterstützt das IKTS die Zusammenstellung des Tissue-Engineered (TE)-Grenzflächenmodells mit dem Mikrofluidiksystem (TE/MF-Modell) sowie die Validierung des TE-MF-Modells im Zusammenhang mit dem Virusimitat und mit den Nanopartikel-basierten Wirkstoffträgern. Darüber hinaus partizipiert das IKTS in der Durchführung von Funktionstests mit Nanodiamanten-basierten Wirkstoffträgern im TE und TE-MF-Modell mit den SARS-CoV-2-Virusisolaten. Der Bericht stellt die wesentlichen wissenschaftlichen und technischen Ergebnisse aus der Bearbeitung des Teilprojektes des Fraunhofer IKTS dar. Der Bericht bezieht sich auf den gesamten Projektzeitraum 01.11.2021 – 31.10.2024.