Enayati-Lab

Der Fokus der Arbeitsgruppe von Dr. Enayati liegt auf der Entwicklung fortgeschrittener biologisch abbaubarer kardiovaskulärer Implantate. Diese umfasst das Design neuer Biomaterialien, dem 3D-Druck als Methode der additiven Fertigung sowie die Anwendung verschiedener Beschichtungs- und Verkapselungsstrategien zur gezielten Freisetzung bioaktiver Moleküle.

Ein zentraler Forschungsschwerpunkt liegt in der Bewertung der Biokompatibilität und der Immunantwort mit dem Ziel, die Geweberegeneration und insbesondere die Endothelialisierung von Transplantaten zu fördern. Darüber hinaus werden das Abbauverhalten sowie die mechanischen Eigenschaften der Implantate analysiert und an die angestrebte klinische Implantationsregion angepasst.

Zur Untersuchung relevanter Prädiktoren hat die Gruppe verschiedene In-vitro-Systeme zur Entwicklung und Bewertung innovativer kardiovaskulärer Therapien etabliert. Aktuelle Projekte reichen von funktionalen, 3D-gedruckten Cardiac Patches („Herzpflaster“) bis hin zu antimikrobiellen, abbaubaren Mitralklappenringen, die sich bereits in Richtung klinischer Anwendung entwickeln.

Wir entwickeln fortschrittliche, 3D-gedruckte polymerbasierte kardiovaskuläre Implantate mit besonderem Fokus auf kardiale Patches zur Behandlung der myokardialen Ischämie. Diese Patches sind darauf ausgelegt, ischämisches Gewebe mechanisch zu stabilisieren, indem sie Narbengewebe gezielt begrenzen, um weitere Schäden an Kardiomyozyten sowie ein unerwünschten kardialen Herzumbau zu verhindern

Unter Einsatz modernster additiver Fertigungs- und 3D-Drucktechnologien entwickeln wir Patches mit präzise einstellbarer Architektur und viskoelastischen Eigenschaften, die das komplexe, nichtlineare und anisotrope mechanische Verhalten des nativen Herzgewebes nachbilden. Darüber hinaus wird die Biofunktionalität durch die Integration funktioneller Moleküle und therapeutischer Wirkstoffe gezielt erweitert, um die biologische Interaktion zu verbessern und regenerative Prozesse zu unterstützen.

Wir entwickeln Strategien zur Funktionalisierung kardiovaskulärer Implantate mittels Beschichtungs- und Verkapselungsverfahren, um Regeneration und Langzeitfunktion zu verbessern. Ein besonderer Fokus liegt auf der Förderung der Endothelialisierung von Gefäßprothesen sowie der Integration zellinduktiver Komponenten in vaskuläre und kardiale Patches. Hierzu werden Biomaterialien mit bioaktiven Molekülen wie Stickstoffmonoxid (NO) oder extrazellulären Matrixproteinen (ECM) funktionalisiert, um die Zellantwort und Gewebeintegration gezielt zu verbessern. Ein Ansatz umfasst die Verwendung von ECM-basierten Beschichtungen auf 3D-gedruckten cardiac patches („Herzpflaster“), die eine zellinstruktive Mikroumgebung schaffen und die Adhäsion, Proliferation und Differenzierung relevanter Zelltypen, wie z.B. Kardiomyozyten oder Kardiomyoblasten, fördern. Ein komplementärer Ansatz ist die Integration bzw. Verkapselung bioaktiver Moleküle direkt in Gefäßprothesen, um die Endothelialisierung zu verbessern und die Bildung von Intimahyperplasie zu reduzieren. Dabei spielt Stickstoffmonoxid eine zentrale Rolle als endothelialer Signalmolekül, das zur Aufrechterhaltung der Gefäßoffenheit, Regulation der vaskulären Homöostase und Hemmung unerwünschter Remodeling-Prozesse beiträgt.

Wir haben einen neuartigen, vollständig bioabbaubaren Mitral-Anuloplastiering entwickelt, der einen magnesiumbasierten (Mg) Kern ohne Metalle der Seltenen Erden mit einer elektrogesponnenen Polycaprolacton-(PCL)-Hülle kombiniert, die mit Silbernanopartikeln funktionalisiert ist. Dieses Design vereint eine robuste mechanische Stabilität mit einer langanhaltenden, lokal wirksamen antibakteriellen Aktivität. Der Ring ermöglicht eine effektive Infektionskontrolle, erhält gleichzeitig das natürliche Wachstumspotenzial des Annulus und bewahrt die physiologische 3D-Dynamik der Herzklappen. Zudem erreicht das Implantat eine mit etablierten, nicht abbaubaren kommerziellen Ringen vergleichbare Implantierbarkeit und hämodynamische Leistungsfähigkeit. Nach erfolgreicher Validierung in Klein- und Großtiermodellen befindet sich das Projekt derzeit in der finalen präklinischen Evaluierungsphase und wird aktiv in Richtung der nächsten Stufe der klinischen Translation weiterentwickelt.

Vor der Implantation müssen die Biokompatibilität, die immunmodulatorischen Eigenschaften und die Funktionalität eines Implantats gründlich getestet werden. Ein breites Spektrum modernster In-vitro-Biomaterial-Bewertungsinstrumente ermöglicht einen besseren Einblick in die Interaktion zwischen Wirt und Biomaterial. Unser Ziel ist die Entwicklung prädiktiver zellbasierter Modelle um die Immunantwort und den biologischen Abbau im Patienten abschätzen zu können. Zu diesem Zweck entwickeln wir verschiedene in vitro-Modelle in Mono- und Co-Zellkulturen. Die Auswahl der Zelltypen in den Ko-Kulturen richtet sich nach der Anwendung und dem Ort der Implantation..