Der Projekttitel „Multifunctional Self-healing Injectable Hydrogel for Chronic Wound Healing and Tissue Regeneration” beschreibt dabei präzise das Ziel der Forschenden: die Entwicklung eines multifunktionalen, injizierbaren Gels, das die Regeneration von Gewebe aktiv unterstützt.

Die Anwendung erfolgt unmittelbar am Ort der Wundstörung. Durch die Freisetzung der enthaltenen Wirkstoffe fungiert das Material als lokales Abgabesystem. Es ist in der Lage Bakterien abzutöten und Entzündungsreaktionen zu mindert. „Man kann sich das wie eine Art Bauschaum vorstellen, mit dem der gesamte Wundraum ausgefüllt wird“, erklärt Professor Dr. Holger Schönherr, Leiter der Arbeitsgruppe „Physikalische Chemie I“ an der Universität Siegen. Durch diese passgenaue Ausfüllung erreicht das System auch tief liegende Bereiche, die für herkömmliche Verbände unzugänglich bleiben.

Lokale und nachhaltige Wirkung

Die Bezeichnung 4D beschreibt die Fähigkeit des Gels, neben den drei räumlichen Dimensionen auch die Zeit als vierte Dimension aktiv zu nutzen. Während herkömmliche Materialien starr bleiben, fungiert es als dynamisches System, das seinen Zustand über den gesamten Heilungsverlauf hinweg verändert.

Dieser Effekt zeigt sich zum einen in der zeitlich gesteuerten Wirkstofffreisetzung: Das Team um Dr. Stephan Schandl entwickelt hierfür Mikrokapseln aus neuartigen Polymeren, die Substanzen zur Bakterienbekämpfung und Entzündungshemmung nicht schlagartig, sondern präzise über Wochen hinweg abgeben. „Entscheidend ist, dass die Kapseln die Substanzen nach und nach freigeben, damit sie lokal gezielt und nachhaltig wirken können“, erklärt Schandl. Gleichzeitig unterstützen weitere Wirkstoffe die Regeneration des Gewebes. „Diese Kombination ist neu. Sie könnte die Versorgung chronischer Wunden revolutionieren“, sagt Schönherr.

Zum anderen zeigt sich die vierte Dimension im kontrollierten Abbau: Das Material ist laut der Forschenden so programmiert, dass es im exakten Tempo des Heilungsfortschritts verschwindet und so schrittweise Platz für das nachwachsende, gesunde Gewebe macht.

Internationale Zusammenarbeit

Die Realisierung des Hydrogel-Systems erfolgt durch eine länderübergreifende Kooperation der Projektpartner. Die Herstellung der Wirkstoffe findet an der University of Brighton statt. Das Siegener Team konzentriert sich auf die Einkapselung der Substanzen. Forschende der Politecnico di Torino in Italien entwickeln parallel dazu das Trägersystem, ein Hydrogel auf Basis von Pektin und Gelatine. Eine wesentliche Anforderung an das Gel ist die Biokompatibilität und die vollständige biologische Abbaubarkeit. Auf diese Weise soll das Nachwachsen körpereigener Zellen und der Wundverschluss ermöglicht werden.

Das Projekt wird von einem Verbund aus Hochschulen, Forschungszentren und dem Unternehmen Tissue Click durchgeführt. Letzteres ist für die Integration biomimetischer Materialeigenschaften verantwortlich, die für die geplante klinische Anwendung relevant sind. Unter Einbezug von Ärzt:innen und Patient:innen soll das System bis zum Ende der Laufzeit so weit entwickelt werden, dass die Voraussetzungen für anschließende klinische Studien geschaffen sind.

„Das Verfahren erfordert das Zusammenspiel vieler verschiedener Komponenten. Bis Patientinnen und Patienten davon profitieren, wird es daher noch einige Zeit dauern“, betont Schandl. „Aber die Aussicht, Menschen mit chronischen Wunden künftig besser helfen zu können, ist für uns eine große Motivation.“