Kollagendispersion aus equiner Haut

Ausgangssituation

Kommerzielle Produkte zur Behand­lung von Wunden und Gewebe­defekten auf Basis von Kollagen stehen in einer Viel­zahl als xeno­genes Material aus Haut, Sehne, Submucosa oder Perikard zur Verfügung. Die Produkte sind dabei häufig porcinen oder bovinen Ursprungs, nur wenige Produkte werden aus equinem Material hergestellt. Dabei wird aus equinem Sehnen­material über eine saure Extrak­tion sowie enzy­ma­tische und ther­mische Behandlung Kollagen gewonnen, aus welchem Produkte durch Lyophili­sation oder konvek­tive Trocknung herge­stellt werden. Equine Dermis wird bislang gar nicht verwendet, obwohl das Haut­material für medi­zi­nische Zwecke dezellu­lari­siert und aufbe­reitet werden kann.

Projektziel

Im Projekt sollte equines Haut­material unter Erhalt der Nativi­tät des Kollagens zu einer Disper­sion prozessiert werden, die als Ausgangs­material für verschie­dene Kollagen­produkte zur Anwendung als Medizin­produkt und für die Zell­kultur geeignet ist. Aus der Dispersion heraus sollten Verfahren zur Fertigung von Folien/Membranen, Scaffolds sowie Fäden etabliert werden. Dazu gehörten konvek­tive und Gefrier­trocknungs­verfahren sowie Extrusions­verfahren. Ziel war es, das equine Roh­waren­spektrum zu erweitern und durch die Aufbe­reitung von Haut die Kollagen­ausbeute im Vergleich zur Aufbe­reitung aus Sehne deut­lich zu erhöhen.

Lösungsweg

Die equinen Häute wurden in Form von Spalt­material unter Verwen­dung von Säuren und Basen, ohne weiteren Einsatz von Tensiden oder Enzymen, voll­ständig enthaart und dezellu­lari­siert. Für die Charakteri­sierung wurde im Projekt nach unter­schied­lichen Haut­bereichen unter­schieden (Flanke, Hals, Rücken, Schild). Das zell­freie, biokompa­tible Haut­material wurde anschließend über mehr­stufige Zerkleinerungs- und Mahl­prozesse zu einer homogenen Dispersion verar­beitet. Die Dispersion wurde umfangreich rheo­logisch und biochemisch auf Unter­schiede zu porcinen Dispersionen unter­sucht. Produkte wie Folien wurden durch konvek­tive Trocknung, Vliese durch Gefrier­trocknung und Faden­material mittels Extru­sion der Dispersion in ein Fäll­bad herge­stellt.

Ergebnisse | Nutzen

Die Dispersionen aller Haut­regionen sind im sauren Bereich homogen und fließ­fähig und sehr gut zu verschie­denen Produkt­formen verarbeit­bar. Es konnten keine signifi­kanten Unter­schiede zwischen den Haut­regionen festge­stellt werden. Der Verarbeitungs­bereich zu Endprodukten ist auf einen pH-Bereich zwischen 2 und 3 beschränkt, da sich das equine Material im Vergleich zu porcinem Material deutlich schneller ab pH 3,8 trennt und inhomogen agglo­meriert. Rein analy­tisch konnten an dem Kollagen­material aus equiner Haut keine Unter­schiede zu Material aus porcinen Häuten gefunden werden, die das abwei­chende Verhalten in Rheo­logie und Wasser­binde­vermögen/Trenn­verhalten der Dispersionen erklären könnten. Zusätz­lich konnte in AFM-Untersuchungen gezeigt werden, dass am End­produkt (Folien) die D-Banden-Struktur des Kollagens erhalten werden konnte, welche an porcinem Material nur deut­lich redu­ziert (Abb. 1) oder an enzyma­tisch behandelten Materialien gar nicht mehr nach­weisbar ist. Im Vergleich konnte gezeigt werden, dass equines Faden­material deutlich zugfester und dehn­barer ist als porcine Fäden (Abb. 2). Die Materialien aus equiner Haut waren bio­kompa­tibel und wurden erfolg­reich mit Fibro­blasten besiedelt.

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Danksagung

Das Forschungs­vorhaben „Kollagen­dispersion aus equiner Haut“, Reg.-Nr.: 49MF190045 wurde anteilig vom Bundes­ministerium für Wirt­schaft und Klima­schutz (BMWK) auf­grund eines Beschlusses des Deutschen Bundes­tages inner­halb des Förder­programms „FuE-Förderung gemein­nütziger externer Industrie­forschungs­einrichtungen – Innovations­kompetenz (INNO-KOM) – Modul Markt­orien­tierte Forschung und Entwicklung (MF)“ über den Projekt­träger EuroNorm GmbH geför­dert. Wir bedanken uns für die gewährte Unter­stützung.