2014, Kasten, Annika, Naser, Tamara, Brüllhoff, Kristina, Fiedler, Jörg, Müller, Petra, Möller, Martin, Rychly, Joachim, Groll, Jürgen, Brenner, Rolf E., Engler, Adam J.

Designing of implant surfaces using a suitable ligand for cell adhesion to stimulate specific biological responses of stem cells will boost the application of regenerative implants. For example, materials that facilitate rapid and guided migration of stem cells would promote tissue regeneration. When seeded on fibronectin (FN) that was homogeneously immmobilized to NCO-sP(EO-stat-PO), which otherwise prevents protein binding and cell adhesion, human mesenchymal stem cells (MSC) revealed a faster migration, increased spreading and a more rapid organization of different cellular components for cell adhesion on fibronectin than on a glass surface. To further explore, how a structural organization of FN controls the behavior of MSC, adhesive lines of FN with varying width between 10 µm and 80 µm and spacings between 5 µm and 20 µm that did not allow cell adhesion were generated. In dependance on both line width and gaps, cells formed adjacent cell contacts, were individually organized in lines, or bridged the lines. With decreasing sizes of FN lines, speed and directionality of cell migration increased, which correlated with organization of the actin cytoskeleton, size and shape of the nuclei as well as of focal adhesions. Together, defined FN lines and gaps enabled a fine tuning of the structural organization of cellular components and migration. Microstructured adhesive substrates can mimic the extracellular matrix in vivo and stimulate cellular mechanisms which play a role in tissue regeneration.

2021, Khalfallah, Ghazi, Gartzen, Rita, Möller, Martin, Heine, Elisabeth, Lütticken, Rudolf

In this study, the potential of certain lactic acid bacteria—classified as probiotics and known to be antimicrobially active against pathogens or food-poisoning microorganisms—was evaluated with respect to their activity against bacterial skin pathogens. The aim of the study was to develop a plaster/bandage for the application of inhibitory substances produced by these probiotics when applied to diseased skin. For this purpose, two Streptococcus salivarius strains and one Lactobacillus plantarum were tested for production of antimicrobials (bacteriocin-like substances) active against Gram-positive and Gram-negative pathogens using established methods. A newly designed membrane test ensured that the probiotics produce antimicrobials diffusible through membranes. Target organisms used were Cutibacterium acnes, Staphylococcus aureus, and Pseudomonas aeruginosa. Moreover, the L. plantarum 8P-A3 strain was tested against additional bacteria involved in skin disorders. The Lactobacillales used were active against all potential skin pathogens tested. These probiotics could be enclosed between polymer membranes—one tight, the other permeable for their products, preserved by vacuum drying, and reactivated after at least three months storage. Importantly, the reactivated pads containing the probiotics demonstrated antibacterial activity on agar plates against all pathogens tested. This suggests that the probiotic containing pads may be topically applied for the treatment of skin disorders without the need for a regular antibiotic treatment or as an adjunctive therapy.

2014, Dittrich, Barbara, Möller, Martin

Die Entwicklung lokaler Drug-Delivery-Systeme im Rahmen des Verbundprojektes addressierte zwei häufige urologische Erkrankungen: die Überaktive Blase (OAB, overactive bladder) und das nicht-muskelinvasiven Blasenkarzinom (NMIBK). Die OAB besitzt mit einer Prävalenz von 17 % in den USA und Europa das Ausmaß einer Volkskrankheit. Aktuelle Ansätze zur intravesikalen lokalen Wirkstoffgabe beinhalten in der Regel die Einspülung von Wirkstofflösungen über einen Katheter in die Blase (Instillation). Hierbei werden z. B. Antimuskarinika gegen die Überaktive Blase (overactive bladder, OAB) oder ein Zytostatika zur Rezidiv- und Progressionsprophylaxe bei nicht-Muskel invasivem Blasenkarzinom (NMIBK) eingesetzt. Das Ziel des Teilvorhabens war die Entwicklung aktiver Mikrosphären und Filamente auf Polymerbasis zur lokalen Freisetzung von urologisch relevanten Wirkstoffen wie beispielsweise Trospiumchlorid oder Mitomycin C in die Blase. Durch die lokale Freisetzung sollen Nebenwirkungen, die bei einer systemischen Darreichung auftreten, vermieden bzw. minimiert werden. Es wurde ein skalierbares Herstellungsverfahren für die Herstellung der aktiven Mikrosphären entwickelt, ausgehend von der Mahlung und Dispersion der Wirkstoffpartikel in der Polymermatrix durch einen Naßmahlprozess, dem eigentlichen Herstellungsverfahren auf der Basis eines Emulsionsprozess und der anschließenden Aufarbeitung zu einem rieselfähigen Pulver durch das Verfahren der Sprühtrocknung. Das Freisetzungsverhalten der ausgewählten Polymermatrices wurde untersucht und eine Optimierung des Systems vorgenommen. Für die Indikation NMIBK wurde ein stark verkleinertes Filament-artiges Drug-Delivery-Systems entwickelt. Die entwickelten aktiven Mikrosphären konnten erfolgreich in das Gesamtsystem eingebaut werden und die entwickelten Drug-Delivery-Systeme wurden erfolgreich in den in-vitro und in-vivo Untersuchungen der Projektpartner angewendet.