Modulating cell behaviour through biomimetic multilayers of natural and semi-synthetic glycosaminoglycans

Abstract

Die Dissertation soll den Einfluss der Zusammensetzung von Polyanionen und pH Wert Änderungen während der Bildung von Polyelektrolytmultischichten (PEM) auf das Zellverhalten untersuchen. PEM aus Heparin und halbsynthetischen Zellulosesulfaten (CS) mit unterschiedlichen Sulfatierungsgraden als Polyanionen und Chitosan als Polykation wurden mittels Layer-by-Layer-Methode bei verschiedenen pH Werten hergestellt. CS wurden verwendet, da diese bioaktive, mitogene und osteogene Eigenschaften besitzen. Zur Änderung der PEM Eigenschaften wurde der pH Wert der einzelnen Schichten variiert. PEM wurden durch unterschiedliche Methoden charakterisiert, welche zeigten, dass Schichtaufbau und Eigenschaften vom pH Wert und der Art der Polyanion abhängig sind. Zellstudien belegten die Fähigkeit der PEM, die Adhäsion und das Wachstum von C2C12 Zellen steuern zu können. Es konnte bestätigt werden, dass analog zu Heparin auch CS attraktive Alternativen für die Ausbildung von bioaktiven PEM darstellen, welche von großem Interesse für verschiedene biomedizinische Anwendungen sind.

This thesis is aimed to investigate the effect of molecular composition of polyanions and pH variation during polyelectrolyte multilayers (PEM) formation to control cellular behaviour on multilayer coated substrates. PEM of heparin and semi-synthetic cellulose sulfates (CS) with varying sulfation degree as polyanions and chitosan as polycation were prepared using layer-by-layer method at different pH values. CS were applied as they are highly bioactive with mitogenic and osteogenic activity. pH variation was used to control the properties of layers. PEM were characterized by several physico-chemical methods which showed that multilayer growth and surface features were dependent on pH value and type of polyanion. Cell studies proved the ability of these layers to modulate adhesion and growth of C2C12 cells. It was shown that along with heparin, CS are also attractive candidates for PEM formation with high bioactivity that could be of great interest for different biomedical applications.