Establishing highly sophisticated polymer films for delivery systems in a biological environment and bioanalytical tasks, the formation, thickness, swelling behavior, and (physiological) stability of highly biocompatible polyelectrolyte multilayers (PEMs) are described. These PEMs are composed of the very weak polycation maltose-modified hyperbranched poly(ethyleneimine) (PEI-Mal), strongly polyanion heparin sodium salt (HE − Na +) or weakly charged polyanion hyaluronic acid sodium salt (HA-Na+) deposited on Si wafer substrates. Two different glyco architectures for PEI-Mal are used, characterized by two different degrees of maltose decoration on a PEI scaffold. Using three pH-dependent deposition approaches for optimizing the (physiological) PEM stability and swelling, PEMs are characterized by (in situ) ellipsometry, atomic force microscopy (AFM), and (in situ) attenuated total reflection-Fouriertransform infrared (ATR-FTIR). Thus, PEMs reveal significantly different thicknesses, growth mechanisms (linear versus exponential), and swelling behavior in dependence of both the polycation architectures and the deposition protocol. These PEMs will allow the study of their complexation and release properties as preswollen PEMs against anionic drug molecules, adenosine triphosphate sodium salt (ATP), especially under physiological conditions for future drug delivery coatings.

Beim Tissue Engineering ist die Vaskularisierung von größeren Zell-Matrix-Konstrukten nach Implantation bis heute ein großes Problem. Durch das initiale Fehlen eines mikrovaskulären Netzwerkes kommt es zu einem raschen Zellsterben im Scaffold. Aufgrund dessen war das Ziel dieser Arbeit, im Sinne des in situ-Tissue Engineering ein Scaffold auf Basis von mineralisiertem Kollagen zu entwickeln, welches mit dem angiogenen Wachstumsfaktor VEGF funktionalisiert wird, um den Prozess der Vaskularisierung – die Einsprossung von Blutgefäßen – zu fördern und gleichzeitig durch Chemoattraktion in vivo Zellen aus dem umliegenden Knochengewebe in das Innere des Scaffolds migrieren zu lassen, so dass eine beschleunigte Defektheilung erzielt wird. Poröse Scaffolds aus mineralisiertem Kollagen wurden durch zwei unterschiedliche Strategien funktionalisiert und durch in vitro-Testungen charakterisiert. Die erste Strategie umfasste die Heparin-Modifizierung der gesamten Scaffolds, während die zweite Strategie die Injizierung eines zentralen VEGF-haltiges Depots in das Scaffoldinnere darstellte. Neben der Charakterisierung der Scaffolds wurde die Freisetzungskinetik des Modellwachstumsfaktors VEGF aus den modifizierten Scaffolds untersucht und die biologische Aktivität des freigesetzten Faktors auf Endothelzellen getestet. Zusätzlich wurde bei der 2. Strategie, der Injizierung eines Wirkstoffdepots, die Ausbildung eines Wirkstoffgradienten und die zielgerichtete Migration von Endothelzellen in Richtung des Wirkstoffdepots analysiert.