Forschung

Die Forschungsprojekte im Forschungsschwerpunkt Biomedizintechnik/Biomaterialien wollen einen Beitrag zur Verbesserung der Gesundheitsversorgung der Bevölkerung leisten. Dies fügt sich ein in nationale und internationale Themenstellungen sowie in die Forschungsschwerpunkte des Landes Mecklenburg-Vorpommern auf dem Gebiet der Gesundheitswirtschaft. Weiterhin wird durch das Schwerpunktprofil die interdisziplinäre Vernetzung innerhalb der Universitätsmedizin und zu Fachbereichen der Universität Rostock gestärkt, um ein vielfältiges Spektrum von Forschungsgebieten und Forschungs-
visionen zu bündeln und umzusetzen. Darüber hinaus beschäftigen sich im Umfeld der Universität Rostock kleine und mittelständische Unternehmen mit der Anwendung moderner biomedizintechnischer Methoden. Durch den Forschungs-
schwerpunkt Biomedizintechnik/Biomaterialien an der Universitätsmedizin Rostock werden in diesem Umfeld hochinnovative und wissenschaftlich anspruchsvolle Arbeitsplätze geschaffen, sodass wissenschaftlicher Nachwuchs in  der Region gehalten oder neu gewonnen werden kann. Durch die Förderung und Stärkung der vorhandenen Forschungsstrukturen kann inter-
national konkurrenzfähige Spitzenforschung mit hoher gesundheits- und gesellschaftspolitischer Relevanz entstehen und den jungen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern als hervorragendes Forschungsumfeld dienen.

   
Im Rahmen der wissenschaftlichen Profilierung im Bereich Biomedizintechnik/Biomaterialien können Erkenntnisse sowohl für die Grundlagenforschung als auch für die Translation in die medizinische Anwendung gewonnen werden. Der Forschungs-
schwerpunkt wird daher insbesondere getragen von koordinierten Forschungsprojekten, sowohl im Grundlagenbereich als auch in produktorientierten Anwendungsbereichen gemeinsam mit der Industrie.

SFB 1270 ELAINE

Sprecherin:
Prof. Dr. Ursula van Rienen
Institut für Allgemeine Elektrotechnik / Theoretische Elektrotechnik
Universität Rostock
+49 381 498 7070 
ursula.van-rienen{bei}uni-rostock.de

Stellv. Sprecher:
Prof. Dr. Rainer Bader
Forschungslabor für Biomechanik und Implantattechnologie (FORBIOMIT)
Universitätsmedizin Rostock
+49 381 494 9337
rainer.bader{bei}med.uni-rostock.de

Ziel:
Die vom SFB ELAINE (Elektrisch Aktive Implantate) verfolgte Forschungsvision liegt in der Etablierung neuartiger elektrisch aktiver Implantate, die energieautark und -effizient sind und dabei sowohl intelligent, als auch rückkopplungsgesteuert stimulieren. Die im Blickpunkt stehenden Implantatsysteme werden auf neuartige bioaktive Materialien und mechanisch zuverlässige Strukturen zurückgreifen können. Das Konsortium setzt sich aus 17 Forschungspartnern zusammen, davon 6 Institute und Abteilungen der Universitätsmedizin Rostock. 

Laufzeit: 
07/2017 - 06/2021

Fördermittel:
11,4 Mio. €

Internetauftritt

3D-CCM – Dreidimensionale In-vivo-Mikroskopie der Kornea zur Diagnostik von Oberflächenerkrankungen des Auges

Ziel:
Die Integrität der Hornhautoberfläche, insbesondere des Epithels, wird durch die funktionellen Interaktionen von Hornhaut, Bindehaut und Limbus im Zusammenspiel mit dem Tränenfilm und dem Lidapparat garantiert. Störungen dieses Gleichgewichts lassen sich zur Krankheitsgruppe der Oberflächenerkrankungen des Auges (Ocular Surface Diseases, OSD) zusammenfassen und können durch Benetzungsstörungen, Vernarbungsprozesse infolge von erregerbedingten bzw. nichterregerbedingten Entzündungen oder thermischen/chemischen Noxen, aber auch durch Diabetes mellitus, limbale Stammzelldefizite oder eine Meibomdrüsen-Dysfunktion verursacht werden. Bei der Erarbeitung von ursachen- und patientenspezifischen Behandlungsstrategien kommt der Diagnose eine essenzielle Bedeutung zu. Etablierte Methoden ermöglichen zwar eine makroskopische Beschreibung von kornealen Alterationen, aber keine quantitative Charakterisierung auf zellulärer Ebene. Einzig die In-vivo-Konfokalmikroskopie der Kornea (corneal confocal microscopy, CCM) ermöglicht einen nichtinvasiven Zugang in diese zellulären Bereiche; eine Quantifizierung zellulärer Veränderungen ist jedoch gegenwärtig auf 2D-Analysen mit einem kleinen Bildfeld beschränkt, ist wenig ortsspezifisch und erfordert eine aufwändige, oftmals manuelle Nachbearbeitung. Weiterhin entspricht die oberflächenparallele Bildgebung nicht dem für den Augenarzt gewohnten Schnittbild einer Spaltlampe in axialer Richtung. Mit diesen Randbedingungen findet die CCM im klinischen Umfeld kaum Anwendung. Das beantragte Vorhaben adressiert diese methodischen Defizite und entwickelt sowohl Technologien für eine hochauflösende ausgedehnte 3D-Bildgebung als auch Verfahren zur volumetrischen morphometrischen Charakterisierung von epithelialen Zellstrukturen. Automatisierte 3D-Aufnahmetechniken sollen die zuverlässige Erfassung eines ausgedehnten Volumens bei gleichzeitiger Minimierung der Aufnahmedauer gewährleisten. Online-Visualisierungen in beliebig orientierten Bildebenen bieten dem Ophthalmologen die Möglichkeit zur qualitativen Bewertung des kornealen Gewebes oder der Ausdehnung eines kornealen Defektes in Echtzeit. Als Basis für eine zuverlässige morphometrische Analyse des kornealen Gewebes soll nach dem Aufnahmeprozess aus den 2D-Bilddaten eine hochpräzise Volumenrepräsentation der gesamten erfassten Geweberegion rekonstruiert werden. Daraus werden schließlich für das Epithelgewebe und den angrenzenden subbasalen Nervenplexus volumetrische Merkmale mit 3D-Lageinformation berechnet. Das Projekt ist eine Erweiterung des DFG-Projektes Biomarker und bietet einen völlig neuen Ansatz für eine volumetrische Gewebecharakterisierung der Kornea auf zellulärer Ebene, welche der Diagnostik und der Entwicklung von ursachenspezifischen Behandlungsstrategien von OSD dienen kann. Mit der 3D-Bildgebung und der Darstellung von beliebig orientierten Bildebenen legt es die Grundlagen für eine hochauflösende quantitative Spaltlampenmikroskopie.

Laufzeit:
12/2015 - 11/2021

Internetauftritt

BONE DAM: Finite-Elemente-Modellierung zur Untersuchung von Risikofaktoren der periprothetischen Fraktur am endoprothetisch versorgten Hüftgelenk

Ziel:
In der Hüftendoprothetik stellt die periprothetische Fraktur eine schwere Komplikation dar, welche häufig nur mit einem Implantatwechsel oder einer komplexen osteosynthetischen Versorgung behandelt werden kann. Um ein besseres Verständnis für die Entstehung periprothetischer Frakturen und somit wirksame Maßnahmen zur Prävention zu entwickeln, sind Einflussfaktoren auf die periprothetische Fraktur am Hüftgelenk zu identifizieren und biomechanisch zu analysieren. Ziel des vorliegenden Forschungsvorhabens ist die Beschreibung von periprothetischen Femurfrakturen durch validierte Finite-Elemente-Modelle. In einem neuen Ansatz werden für die numerischen Untersuchungen verschiedene Methoden zur Materialmodellierung erforscht, wobei u.a. die Materialparameter in Abhängigkeit der lokalen Knochendichte für jeden Knoten im Finite-Elemente-Modell definiert werden. Für die Validierung werden Hüftendoprothesen-Stiele zementfrei in humane Oberschenkelknochen implantiert und die Lastfälle Sturz auf die Hüfte sowie Stolpern experimentell untersucht. Um nicht nur potenzielle Rissinitiierungsorte zu bestimmen, werden Versagenskriterien entwickelt und im Finite-Elemente-Modell implementiert, mit dem Ziel, Rissverläufe und Versagensmuster realitätsnah abzubilden. Für die Identifikation der Kriterien zur Abbildung des Bruchversagens des Knochengewebes werden eigene experimentelle Untersuchungen an humanen Knochenproben bei unterschiedlichen Spannungszuständen durchgeführt. Damit soll eine detaillierte Analyse und Bewertung der Einflussfaktoren periprothetischer Frakturen wie Operationstechnik, Implantatdesign und patientenspezifische Faktoren ermöglicht werden, um die Frakturrisiken identifizieren und senken zu können.

Laufzeit:
07/2018 - 06/2020

Internetauftritt

Einfluss der elektrischen Stimulation auf Knochenumbauprozesse

Ziel:
Die Elektrostimulationstherapie wird klinisch zur Förderung der Knochenregeneration eingesetzt, wobei eine erfolgsversprechende regenerative Therapie das aktive Zusammenwirken von Osteoklasten und Osteoblasten voraussetzt. Obwohl in der Literatur die Effekte der biophysikalischen bzw. elektrischen Stimulation auf beide Zelltypen beschrieben sind, wurde die Wirkung elektrischer Wechselfelder auf Osteoblasten und Osteoklasten sowie die Interaktion beider Zelltypen in einem System bislang nicht untersucht. Um den Einfluss der Elektrostimulation auf die Knochenregeneration und entsprechende Wechselwirkungen zu untersuchen, wird im vorliegenden Projekt ein etabliertes in vitro System zur Elektrostimulation von Knochenzellen modifiziert, um die Auswirkungen der Elektrostimulation der Zellen auf biomimetischen Hydroxylapatit (HA) beschichteten Glas- und Titanoberflächen untersuchen zu können. HA stellt den anorganischen Hauptbestandteil der Knochenmatrix und ist somit ein geeignetes Substrat für die Kultivierung beider Knochenzelltypen. Die Beschichtung auf die Oberflächen erfolgt durch den Einsatz simulierten Körperflüssigkeit. Die Qualität der Beschichtung wird durch verschiedene analytische und bildgebende Verfahren materialwissenschaftlich charakterisiert. Zunächst wird getrennt der Einfluss der Elektrostimulation auf die Vitalität von humanen Osteoblasten und Osteoklasten in vitro über einen Zeitraum von maximal 28 Tagen untersucht. Dabei sollen die Untersuchungszeitpunkte so ausgewählt werden, dass die Zelltyp-spezifischen Differenzierungsphasen abgebildet werden können. Bisher ist nicht bekannt, welchen Einfluss die Elektrostimulation auf diese Differenzierungsphasen hat. Daher soll die Differenzierung sowohl auf Genexpressionsebene als auch auf Proteinebene bestätigt werden. Darüber hinaus werden die Zellkulturüberstände aus den Stimulationsversuchen auf das Vorhandensein und die Regulation von Proteinen untersucht, die den Knochenumbau beeinflussen. Ob die Expression dieser Mediatoren durch elektrische Felder moduliert wird, ist bisher unbekannt und somit ein wichtiger Gegenstand dieser Untersuchungen. Zudem werden im weiteren Verlauf die Versuche modifiziert, indem die Osteoblasten und Osteoklasten in entsprechenden Medien kultiviert werden, welche durch den jeweils anderen Zelltyp konditioniert wurden. Durch den Austausch der Medien kann das Zusammenspiel beider Zelltypen über lösliche Faktoren zunächst getrennt voneinander untersucht werden. Die gewonnenen Kenntnisse hinsichtlich der Kultivierung der Zellen mit den konditionierten Medien dienen der Etablierung der simultanen elektrischen Stimulation von Osteoblasten und Osteoklasten in einer Ko-Kultur in der zweiten Förderperiode. Durch dieses Projekt soll das fundamentale Verständnis der Interaktionen von Osteoblasten und Osteoklasten während der Elektrostimulation generiert werden, um erkranktes oder verletztes Knochengewebe effektiver regenerieren zu können.

Laufzeit:
08/2018 - 07/2020

Internetauftritt

Entwicklung und Anwendung optimierter Kardio-spezifischer AdVektor-basierter Systeme zur in Situ Etablierung eines Biologischen Herzschrittmachers

Ziel:
Dieses Projekt zielt auf die Entwicklung eines "Biologischen Herzschrittmachers" als therapeutischer Ansatz bei Herzerkrankungen ab, die man unter dem Begriff "Sick-Sinus-Syndrom" zusammenfasst. Wir beabsichtigen dabei, einen biologischen Herzschrittmacher durch "Direkte Reprogrammierung" von Arbeitsmyokardzellen mit optimierten Programmierungsfaktor-Kombinationen zu generieren. Diese werden mithilfe unserer SMART Adenovirus Technologie, die höchste Spezifität, Effizienz und Sicherheit von high capacity AdVektoren mit bi-spezifischen Adaptorproteinen, Pseudotypisierung und magnetischen Nanopartikeln verbindet, in die Zielzellen eingebracht. Der vorgesehene Ansatz erlaubt die in situ Veränderung der Zellen in vivo. Das Konzept wird zunächst für in vitro kultivierte, murine PSC-abgeleitete Kardiomyozyten angewandt. Dabei werden murine PSC-abgeleitete Herzschrittmacherzellen, die über unseren etablierten "Vorwärts-Programmierungsansatz" erzeugt werden, als Referenz für physiologische und funktionale Parameter dienen. Der Ansatz wird dann auf ein präklinisches Mausmodell des Sick-Sinus-Syndroms und ein ex vivo-Modell porciner Herz-Slice-Kulturen übertragen. Zudem werden hier neue Faktoren, die wir kürzlich in RNAseq-Analysen von "vorwärts-programmierten" murinen Herzschrittmacherzellen identifiziert haben, hinsichtlich ihres Potenzials zur direkten Reprogrammierung validiert.

Laufzeit:
10/2018 - 09/2020

Internetauftritt

Expressionsprofil und neue Ziel-mRNAs der kleinen nicht-kodierenden RNA MarS in Streptococcus pyogenes: eine Transkriptomstudie

Ziel:
Streptococcus pyogenes ist für eine hohe globale Krankheitslast mit großer Bandbreite klinischer Manifestationen verantwortlich. Der Erfolg einer S. pyogenes Infektion hängt von einem umfangreichen Repertoire strikt regulierter Virulenzfaktoren ab. Kleine nicht-kodierende RNAs (sRNAs) gehören zu den regulatorischen Molekülen, die an der Kontrolle der Virulenzfaktor-Genexpression in pathogenen Bakterien beteiligt sind. In Vorarbeiten zu diesem Antrag haben wir die trans-kodierte sRNA MarS identifiziert, die die Expression des Gens für den zentralen Transkriptionsaktivator Mga in S. pyogenes moduliert. In Abwesenheit von MarS waren sowohl die Adhärenz von S. pyogenes an humane Keratinozyten als auch das Überleben in humanem Vollblut reduziert. Die Reduktion von Adhärenz-vermittelnden Virulenzfaktoren in der marS Deletionsmutante führte zu einer erhöhten Dissemination im Maus-Infektionsmodell. Typischerweise sind trans-kodierte sRNAs in der Lage mehrere Ziel-mRNAs zu binden. In diesem Projekt soll das MarS-Regulon untersucht werden, indem weitere Target-mRNAs identifiziert werden und der molekulare Regulationsmechanismus aufgeklärt wird. Um diese Ziele zu erreichen, gehen wir in zwei Schritten vor. Zunächst wird untersucht, unter welchen Bedingungen marS in S. pyogenes exprimiert wird. Drei verschiedene Serotypen, die für drei der diversen Krankheitsverläufe repräsentativ sind, sollen für diesen Ansatz eingesetzt werden: M1T1 (MGAS5005), M18 (MGAS8232) und M49 (591). Die Bakterien werden unter verschiedenen Bedingungen kultiviert und in verschiedenen Wachstumsphasen und nach Exposition mit infektionsrelevantem Stress geerntet. Die Serotyp-spezifischen Transkriptome unter den unterschiedlichen Bedingungen werden mithilfe von RNAseq analysiert. Mit diesem Ansatz kann das Expressionsprofil von marS in den drei Stämmen ermittelt werden. Zusätzlich wird pro Stamm ein RNA-Pool aus den Proben aller Bedingungen untersucht, um die Transkriptom-Organisation zu analysieren und zu vergleichen. Die Daten aus diesem Schritt liefern Informationen über genomweite Transkriptionsstarts, die Operonstruktur, Antisense-Transkription und über neue sRNA-Kandidatengene. Im zweiten Schritt sollen MarS Ziel-mRNAs durch einen Vergleich der Wildtypstämme mit ihren isogenen marS Deletionsmutanten identifiziert werden. Die Bakterien werden unter den Bedingungen kultiviert, die die Expression von marS induzieren. RNAseq wird eingesetzt, um differentiell exprimierte Gene zu detektieren, die potenzielle Targets darstellen. Target-Prediction Algorithmen (IntaRNA, CopraRNA) werden angewendet, um die direkte Interaktion von MarS mit potenziellen Ziel-mRNAs zu untersuchen. Die vorhergesagten Sequenzen werden verwendet, um Sonden für sRNA-mRNA Gel-Shift Experimente zu konstruieren. Die physiologische Relevanz der putativen Targets wird im Anschluss durch in vitro Virulenzassays verifiziert.

Laufzeit:
04/2019 - 03/2022

Internetauftritt

Identifikation von Risikofaktoren für Hämorrhoiden

Ziel:
Hämorrhoiden sind anale Gefäßkissen aus mit Blutgefäßen gefülltem Gewebe an der Verbindung von Rektum und Anus. Hämorrhoiden werden zu einer Krankheit, wenn pathologische Veränderungen in den analen Kissen auftreten, die die Entwicklung von symptomatischen Hämorrhoiden verursachen. Abhängig vom Ausmaß eines möglichen Prolaps und der Reduktion der Hämorrhoiden, werden unterschiedliche Grade der Erkrankung angegeben. Grad-I-Hämorrhoiden prolabieren nicht, Grad-II-Hämorrhoiden prolabieren spontan, Hämorrhoiden des Grades III lassen sich nur durch chirurgischen Eingriff reduzieren und Hämorrhoiden des Grades IV sind nicht reduzierbar. Hämorrhoiden entwickeln sich am häufigsten zwischen 45 und 65 Jahren. Männer und Frauen sind gleichermaßen betroffen. Im Jahr 2002 wurden allein in Deutschland 3,1 Millionen Rezepte mit Arzneien gegen Hämorrhoiden verschrieben. Hämorrhoiden sind eine der häufigsten Erkrankungen in westlichen Ländern. Die tatsächliche Prävalenz von symptomatischen Hämorrhoiden in der Allgemeinbevölkerung bleibt unbekannt. Studien haben eine Prävalenzrate von 4,4 % bis 86 % angegeben. Die genaue Pathophysiologie von Hämorrhoiden bleibt unbekannt und abgesehen von Schwangerschaft wurden die berichteten Risikofaktoren nicht einheitlich berichtet und die Studien basieren auf kleinen Stichproben. Bislang wurden keine genomweit signifikanten und robusten genetischen Assoziationen beschrieben. Daher ist diese Volkskrankheit bis dato schlecht erforscht. Wir haben exklusiven Zugriff auf genetische Daten einer Fallkontrollanalyse für Hämorrhoiden erhalten. Der Datensatz umfasst 174.785 Patienten mit Hämorrhoiden (Grades I-IV) und 228.060 übereinstimmenden Kontrollen, die berichten, dass sie keine Hämorrhoiden haben. Die vorläufige Analyse der Daten ergab mehrere genomweit signifikante Befunde, die eine genetische Komponente in die Ätiologie der Erkrankung einbeziehen, und daher sollten weitere Validierungsstudien mit Kohorten durchgeführt werden, für die bessere klinische Daten vorliegen. Mit diesem Antrag beantragen wir die Finanzierung einer genomweiten Assoziationsstudie (GWAS) in einer klinisch gut charakterisierten deutschen Kohorte von mehr als 2.000 Patienten mit Hämorrhoiden Grad III-IV (extremer Phänotyp). Die Ergebnisse dieses GWAS, zusammen mit den Ergebnissen zusätzlicher Datensätze für die gleiche Krankheit, werden wahrscheinlich die ersten Krankheitsgene und die verursachenden gestörten Stoffwechselwege in der Krankheitsentstehung identifizieren. Wir werden weiter untersuchen, ob die genetischen Risikokarten von Bindegewebsschwächen im Allgemeinen, wie Divertikulitis und chronischer Venenerkrankung, ähnlich der Karte sind, die wir für Hämorrhoiden ableiten werden.

Laufzeit:
01/2020 - 12/2022

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Untersuchungen zum Einfluss der Proteinlast auf die Physiologie von Enterococcus faecalis mittels Integration von quantitativen Proteomdaten und Genom-weiten Modellen

Ziel:
Mikrobielles Wachstum zu verstehen ist sowohl für die Biotechnologie hochrelevant, als auch von zentraler Bedeutung im Kampf gegen pathogene Mikroorganismen. Gen- und Proteinexpression sowie Stoffwechselprozesse von Bakterien sind zwar zum Teil sehr gut untersucht, mikrobielles Wachstum in seiner Komplexität ist jedoch nach wie vor nicht umfassend verstanden. In den letzten Jahren wurde in theoretischen und experimentellen Arbeiten gezeigt, dass der Proteingehalt - also die Gesamtmenge an Protein in der Zelle -begrenzt ist und damit das mikrobielle Wachstum limitiert. Einerseits ist die Gesamtproteinmenge aufgrund der Anzahl und katalytischen Aktivität von Ribosomen und RNA-Polymerasen begrenzt. Andererseits konnten wir und andere Gruppen zeigen, dass die intrazelluläre Konzentration von z.B. glykolytischen Enzymen extrem hoch ist und nahe am physikalischen Limit sein muss. Wesentlich höhere Konzentrationen würden zur Kristallbildung führen. Wenn die Gesamtproteinmenge in der Zelle an ihrem physikalischen Limit ist, kann die Expression spezifischer Proteine, z. B. zur Anpassung an veränderte Umweltbedingungen, nur durch die Umstrukturierung der Zusammensetzung des Proteoms erfolgen. Eine Limitierung der Gesamtproteinmenge in der Zelle hat auch praktische Folgen für molekulare Engineering Strategien und in der Biotechnologie. Begrenzungen der Gesamtproteinmenge in der Zelle werden beispielsweise die Optimierung von Ausbeuten oder die Überexpression von Proteinen beeinflussen. Es wird also immer deutlicher, dass der Evolution und der Umweltadaptation von Bakterien durch physikalische und biochemische Gegebenheiten enge Rahmenbedingungen gesetzt sind. Diese Rahmenbedingungen haben Einfluss darauf, wie die Zelle ihre limitierten Ressourcen im Verlaufe ihres Wachstums aufteilt, um optimale Fitness zu gewährleisten. Eine angemessene Ressourcenverteilung ist nach heutigem Kenntnisstand also ein wichtiger Faktor für erfolgreiche Adaptationsprozesse. Dies legt nahe, dass enge und sensitive Regulationsmechanismen die Gesamtproteinexpression in der Zelle kontrollieren müssen. Bisher ist der Einfluss der Gesamtproteinmenge auf zelluläre Prozesse nicht umfassend und systematisch untersucht worden. Dies wollen wir in dem hier beantragten Projekt tun. Wir kombinieren dabei klassische mikrobiologische Methoden mit der neuesten Gesamt-Zell-Proteom-Technologie und Computermodellen. Enterococcus faecalis soll als Modellbakterium für unsere Untersuchungen dienen, denn (a) es ist biotechnologisch relevant, (b) es ist genetisch gut untersucht, (c) es hat ein relativ kleines Genom,(d) wir habe ein genomweites Stoffwechsel-Modell zur Verfügung und (e) wir konnten die Machbarkeit der Integration von Proteomdaten in dieses Modell bereits zeigen. In diesem Projekt wollen wir klären, wie E. faecalis auf künstlich erzeugte Hyperexpression einzelner Proteine reagiert, um die intrazelluläre Protein-Konzentration konstant zuhalten und welche Mechanismen dies kontrollieren.

Laufzeit:
02/2018 - 01/2021

Internetauftritt

RESPONSE

Sprecher:
Prof. Dr. Niels Grabow
Institut für Biomedizinische Technik
Universitätsmedizin Rostock
+49 381 54345 500

Vorstandsvorsitzender:
Prof. Dr. Klaus-Peter Schmitz
Institut für ImplantatTechnologie und Biomaterialien e.V.
Kompetenzzentrum für Medizintechnik
Mecklenburg-Vorpommern
+49 381 54 345 600

Ziel:
Das Konsortium RESPONSE – Partnerschaft für Innovation in der Implantattechnologie,  unter Führung des Instituts für Biomedizinische Technik, koordiniert eines der zehn herausragenden Forschungskonsortien, die vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) bis 2020 mit insgesamt 500 Millionen Euro gefördert werden. Auf RESPONSE entfallen 45 Millionen Euro, die an die beteiligten wissenschaftlichen Einrichtungen und Unternehmen gehen.

Laufzeit: 
2014 - 2021

Fördermittel:
45 Mio. €

Internetauftritt
 

Antifibrotix: Entwicklung eines Wirkstoffs zur Verhinderung von Vernarbung nach grüner Star-Operation

Ziel:

Antifibrotix ist ein vom Institut für Biostatistik und Informatik in Medizin und Alternsforschung koordinierter Forschungsverbund an der Universitätsmedizin Rostock mit den Partnern Universitätsaugenklinik und Institut für Biomedizinische Technik. Dieser Verbund verfolgt die Ziele des Ausbaus der in vitro Testung für Antifibrotika, der präklinischen Validierung und Vorbereitung klinischer Studien sowie des Aufbaus eines Portfolios weiterer Kandidaten, insbesondere für den sog. Nachstar und für fibrotische retinale Augenerkrankungen.

Auf der Grundlage von Vorarbeiten auf den Gebieten der Bioinformatik und der dort entstandenen Plattform zur Identifikation molekularer Mechanismen für Anwendungen in der Wirkstoffvorhersage sowie in der Entwicklung von Drug-Delivery-Systemen und deren in vitro und präklinischer Testung wollen wir neuartige Darreichungsformen für Medikamente zur  Behandlung des Glaukoms entwickeln und erproben.

Der Forschungsverbund Antifibrotix wird im Rahmen der Validierungsförderung VIP+ des Bundesministeriums für Bildung und Forschung gefördert.

Laufzeit:
07/2019 - 06/2022

Internetauftritt

FOMIPU

Ziel:
Ziel dieses Projekts ist die Entwicklung einer neuartigen minimalinvasiven, patientenspezifischen Operationstechnik für die Umstellungsosteotomie mit einer reduzierten Strahlenbelastung und Verbesserung der Umsetzung von präoperativ geplanten Winkeln. Daneben sollen die Möglichkeiten der Individualisierung eines polyaxialen, winkelstabilen Implantats zur Behandlung komplexer Sonderfälle, z. B. bei extremen Fehlstellungen in Verbindung mit einer primär schlechten Knochenqualität, erforscht werden. Hierbei sollen für die patientenspezifische Umstellung optimierte Implantate mittels additiver Fertigungstechnologien individuell hergestellt werden. Dies kann zu einer Verbesserung der intraoperativen Positionierung der Implantate und der physiologischen postoperativen Belastung der Knochen führen.

Projektpartner:
Universitätsmedizin Rostock – Orthopädische Klinik und Poliklinik

Laufzeit:
12/2018 - 11/2021
 

IPUCLEAN (smart³)

Ziel:
Gegenstand des geplanten Vorhabens IPUCLEAN ist die Erforschung eines piezoaktorisch getriebenen Ultraschallreinigungssystems zur Unterstützung der Wurzelkanalbehandlung mit rotierenden superelastischen Wurzelkanalfeilen aus Formgedächtnislegierungen. Im Ergebnis liegt ein validierter Funktionsdemonstrator des Behandlungswerkzeuges in Echtgröße vor. Das System beruht auf einer neuartigen miniaturisierten piezoelektrischen Schwingungsaktorik, angepasst an die Eigenschaften der superelastischen Wurzelkanalfeile, einer Überwachung des Wurzelkanalwerkzeuges sowie einer integrierten Elektronik für Steuerung, Leistungselektronik und Behandlerinterface. In Gesamtheit entsteht ein closed-loop-System, dass autonom die Reinigung des Wurzelkanals und des Wurzelkanalwerkzeugs direkt im Zahn, integriert im Behandlungsverlauf übernimmt. Gleichzeitig verhindert das System kritische Betriebszustände, die zur Zerstörung des Aufbereitungswerkzeuges im Zahn führen können. Das System bietet somit eine Erhöhung der Behandlungssicherheit und des Behandlungserfolges bei gleichzeitiger Verkürzung der Behandlungsdauer, woraus eine spürbare Verbesserung für Behandler und Patient resultiert. Mit Blick auf die durch die EU vorangetriebene ROHS1-Direktive werden in dem Projekt erste kommerziell zur Verfügung stehende bleifreie Piezokeramiken aufgenommen und in Schwingungsaktoren umgesetzt.

Laufzeit: 
12/2018 - 11/2021

Fördermittel:
465 Tsd. €

Internetauftritt

KEIFFON (smart³)

Ziel:
Ziel des Projektes ist es, Formgedächtnislegierungen (FGL) für modulare Hüftimplantate zu verwenden, um die zuvor genannten Probleme zu lösen. Konkret sollen Konzepte und technische Systeme erarbeitet werden, die ein einfaches, zerstörungsfreies Herauslösen eines keramischen Inserts aus einer modularen Hüftpfanne sowie eine abzugs- und rotationsstabile Verankerung eines keramischen Revisionskopfes auf einem in-situ verbleibenden Stielkonus ermöglichen.

Im vorliegenden Verbundprojekt sollen neuartige intelligente Fixationsmechanismen für modular aufgebaute künstliche Hüftpfannen und Köpfe aus Keramik in Verbindung mit Formgedächtnis-Legierungen erforscht und evaluiert werden. Um hiermit das Herauslösen des Keramik-Inserts aus dem Pfannengehäuse zu vereinfachen, sollen FGL-Elemente am Keramikinsert angebracht werden, welche das Insert bei einem gezielten Temperatureintrag aus der Pfannenschale drücken bzw. bei Körpertemperatur in vivo die Verklemmung von Insert und Pfannengehäuse stabilisieren, jedoch die Verklemmung nach einem gezielten Temperatureintrag verringern. Dadurch wird das Lösen des Inserts für den Operateur vereinfacht, d.h. ein definiertes Entfernen des zu wechselnden Inserts wird ermöglicht und das Risiko von keramischen Insertbrüchen, während der Wechseloperation minimiert. Weiterhin wird das Risiko für abgeriebenes Material von Implantat oder Ausschlaginstrument, welches beim Entfernen der Inserts unter Gewalteinwirkung entstehen kann, minimiert. Eine Belastung des Interfaces zwischen acetabulärem Knochen und Pfanne, die zum Abscheren der Knochentrabekel von der Außenseite des Implantates führen kann, wird ebenfalls ausgeschlossen. Dadurch werden Folgeschäden vermieden und die Standzeiten können für die Revisionsimplantate verbessert werden.

Laufzeit:
09/2018 - 08/2021

Internetauftritt

TOKMIS

Ziel:
Kniegelenksarthrose, ist eine der weltweit häufigsten Gelenkerkrankungen. Wenn es sich um den zur Körpermitte hin gerichteten Teil des Gelenks handelt, spricht man von einer medialen Kniegelenksarthrose für welche es verschiedene Behandlungsmöglichkeiten gibt. Diese weisen bisher jedoch entweder geringe Erfolgsraten auf oder sind mit aufwendigen Operationen und einer langwierigen Rehabilitation verbunden. Das Hauptziel des Verbunds ist es deshalb eine neuartige, minimal-invasive Methode zur Behandlung der medialen Kniegelenksarthrose zu entwickeln. Dabei soll ein elastisches Knieimplantat (Kniespacer) mit optimierten Materialeigenschaften und einer patienten-spezifisch angepassten Form entwickelt werden. Zusätzlich soll eine Software zur präoperativen Planung des Eingriffes erstellt werden. Die entwickelten Kniespacer-Prototypen werden in unserem Labor auf ihre biologische Verträglichkeit, biomechanische Funktion und Haltbarkeit unter Belastung getestet. Im Verbund TOKMIS arbeiten sieben interdisziplinäre Arbeitsgruppen an der Entwicklung dieses neuen Behandlungskonzepts zur Kniegelenksarthrose.

Projektpartner:
Universitätsmedizin Rostock – Orthopädische Klinik und Poliklinik

Laufzeit:
2015 - 2020

Fördermittel:
299 Tsd. €

Internetauftritt

Card-ii-Omics

Ziel:
Card-ii-Omics ist ein interdisziplinärer Forschungsverbund, der es sich zum Ziel gesetzt hat, Infektionen von kardiovaskulären Implantaten durch Biofunktionalisierung zu vermeiden sowie die Diagnose und Therapie dieser lebensbedrohlichen Komplikationen zu verbessern. ​Auf der Grundlage exzellenter Vorarbeiten auf den Gebieten der Implantatentwicklung und Infektionsbiologie und mithilfe von modernsten Omics-Technologien, wollen wir infektionsresistente Implantate entwickeln und die Diagnostik und Therapie von Implantatinfektionen verbessern.

Koordinator:
Prof. Dr. Emil C. Reisinger
Abteilung für Infektiologie und Tropenmedizin
Universitätsmedizin Rostock
+49 381 494 7511

Ko-Koordinator:
Prof. Dr. Barbara M. Bröker
Abteilung für Immunologie
Universitätsmedizin Greifswald
+49 3834 86-5468

Laufzeit: 
01/2017 - 03/2021

Fördermittel:
5 Mio. €

Internetauftritt

HOGEMA

Ziel:
Die hydrostatische Hochdruck-Technologie (HHD) wird in dem Forschungsvorhaben genutzt, um neue Perspektiven für die Aufbereitung von humanen Allografts aus Stütz- (Knochen, Knorpel) und Bindegewebe (Faszie) zu schaffen. Es soll eine Technologieplattform geschaffen werden, um devitalisiertes allogenes Gewebe nach der HHD-Behandlung schonend und effizient von Zell- und Geweberesten zu befreien, damit dieses als strukturell und biomechanisch stabiles Allograft-Transplantat genutzt werden kann. Zudem soll die Bereitstellung von devitalisiertem Gewebe für die Entwicklung und Etablierung von Physiologie-nahen in-vitro Modellsystemen ermöglicht werden, die nachfolgend anstelle etablierter Tiermodelle für eine Reihe von Fragestellungen in der Grundlagenforschung herangezogen werden sollen.

Konsortialführer:
Prof. Dr. Rainer Bader
Forschungslabor für Biomechanik und Implantattechnologie (FORBIOMIT)
Universitätsmedizin Rostock
+49 381 494 9337
rainer.bader{bei}med.uni-rostock.de

Laufzeit: 
10/2018 - 03/2022

Fördermittel:
2 Mio. €

Internetauftritt

iRhythmics

Koordinator:
Prof. Dr. Robert David
Regenerative Medizin in der Herzchirurgie 
Universitätsmedizin Rostock
+49-381 498 8973

Das Exzellenzprojekt adressiert die Generierung und Etablierung programmierter Herzschrittmacherzellen zum in vitro-drug testing, was die Möglichkeit bieten wird, neuartige prädiktive Tests durchzuführen. Dadurch können Leitstrukturen zur Behandlung von Herzrhythmusstörungen in einem sehr frühen Stadium der Medikamentenentwicklung identifiziert werden. Des Weiteren ergeben sich wichtige Vorteile bei der Überprüfung der Sicherheit von verschiedensten Arzneimitteln bei gleichzeitiger Reduzierung von Tierversuchen.

Laufzeit: 
10/2018–07/2021

Fördermittel:
2 Mio. €

Internetauftritt

KoInfekt

Koordinator:
Prof. Dr. Sven Hammerschmidt
Abteilung Molekulare Genetik und Infektionsbiologie
Universität Greifswald
+49 3834 420 5700  

KoInfekt hat zum Ziel, die Erreger-Wirt-Interaktionen, den Krankheitsverlauf und die Immunantwort des Wirtes bei Koinfektionen aufzuklären, um neue Strategien für die Bekämpfung und Prävention aufzuzeigen. Dabei soll der Einfluss des Mikrobioms berücksichtigt werden. Die Ko-Pathogenese von Influenzaviren und den wichtigsten bakteriellen Erregern einer Sekundärinfektion, Streptococcus pneumoniae, Streptococcus suis, Staphylococcus aureus sowie Streptococcus pyogenes, wird mit Primärzellen in vitro und in vivo analysiert. Die in vivo-Studien erfolgen im Schwein, dem relevanten natürlichen Erreger-Wirts-System, und werden mit experimentellen Infektionsmodellen in der Maus verglichen.

Laufzeit: 
01/2017–03/2021

Fördermittel:
5 Mio. €

Internetauftritt

ActiHeal: Entwicklung von Technologien zur Aktivierung und klinischen Applikation von Geweben und Zellen für die Behandlung chronischer Wunden

Ziel:

Die Regenerative Medizin ist ein zukunftsträchtiger Bereich der modernen Medizin. Ziel der Regenerativen Medizin ist es, unter der Nutzung des regenerativen Potenzials körpereigener Zellen, geschädigte Gewebe bzw. geschädigte Organanteile zu ersetzen. Das macht die Regenerative Medizin zum großen Hoffnungsträger. Jedoch befinden sich die derzeitigen technischen Voraussetzungen zur Anwendung körpereigener Zellen gerade erst in den Anfängen. Eingeschränkte technische Voraussetzungen und fehlende klinische Daten sind Motivation für dieses Kooperationsprojekt.

Ziel dieses Projektes ist die Entwicklung innovativer Technologien zur Modulation und klinischen Applikation von Geweben und Zellen des humanen Fettgewebes für die Behandlung chronischer Wunden. Dazu sollen die regenerativ wirksamen Zellen des Fettgewebes durch Photo- und Plasma-biomodulation zur Freisetzung antiinflammatorischer und Immunabwehr stimulierender Faktoren angeregt werden.

Ziel des Teilprojektes des Arbeitsbereichs Zellbiologie ist es, die zellbiologischen Grundlagen für die Entwicklung dieser innovativen Technologien zu legen. Durch die im Arbeitsbereich Zellbiologie durchgeführten Versuche zur Charakterisierung von Viabilität und Differenzierungsfähigkeit regenerativ wirksamer Zellen, sollen die Parameter festgelegt werden sollen, welche für die zu entwickelnden technischen Vorrichtungen als Entwicklungsgrundlage dienen. Weiterhin soll der Entwicklungserfolg durch die zellbiologischen Untersuchungen evaluiert werden. Dadurch können Aussagen zur Qualität der Komponenten des Systems in der Entwicklung, sowie über das Endprodukt getroffen werden. In den jeweiligen Phasen der Entwicklung werden dazu biologischen Eigenschaften der Zellen, wie z.B. Vitalität, Stammzellcharakteristika, Proliferationsfähigkeit und Differenzierungspotential analysiert.

Laufzeit:
05/2019 -08/2022

NovaCard

Ziel:
Innerhalb des Verbundvorhabens werden Schlüsseltechnologien für die Herstellung innovativer biologischer Herzklappenprothesen entwickelt. Dabei erfolgt eine thematische Fokussierung auf neuartige Prozessierungsverfahren von Herzklappensegelmaterialien sowie die Entwicklung innovativer mechanischer und biologisch-chemischer Prüfverfahren. Das Verbundvorhaben stellt die Grundlage für eine neue Generation langlebiger Transkatheter-Herzklappenprothesen dar.

Laufzeit:
2017-2020

Internetauftritt

Regenerative Implantate mit multiplen Wachstumsfaktoren

Ziel:
Entwicklung von regenerativen Beschichtungen für permanente Implantate, die bevorzugt für die Knochenregeneration eingesetzt werden sollen. Der Fokus liegt dabei auf der Beschichtung der Implantatoberfläche mit multiplen Wachstumsfaktoren.

Laufzeit:
2017-2020

Internetauftritt

TheraMagna

Ziel:
Innerhalb des Verbundvorhabens zur Entwicklung einer neuen Generation abbaubarer koronarer Gefäßscaffolds liegt der Schwerpunkt in der Entwicklung innovativer Polymer-/Wirkstoffbeschichtung, deren physiko-chemischer Charakterisierung unter Berücksichtigung des veränderten Wirkstofffreisetzungsverhaltens und der mechanischen Eigenschaften sowie in Entwicklungsbeiträgen für Gefäßscaffold-Fertigungstechnologien.

Laufzeit:
2016 - 2019

Internetauftritt

TheraVista

Ziel:
Wissenschaftliche Zielstellungen des Verbundvorhabens sind Technologie-, Material- und Prozessentwicklungen als Grundlage für neue Therapieplattformen für die Vaskuläre Intervention. 

Laufzeit:
2015 - 2019

Internetauftritt

RoRo

Ziel:
Im Rahmen des ZIM-Projektes "RoRo", soll ein autonomer Roboter-Rollator entwickelt werden. Dieser dient zur Unterstützung in Krankenhäusern oder Pflegeheimen, um nach einer Hüft- oder Knieoperation das Gehverhalten der Nutzer zu analysieren und diese individuell körperlich zu trainierten. Darüber hinaus wird der autonome Roboter-Rollator die Patienten selbständig zu Krankenhaus-internen Terminen, wie Röntgen, Physiotherapie etc. abholen und eine Begleit- und Navigationsunterstützung bieten, damit auch die Pflegekräfte entlastet werden.

Laufzeit:
07/2019 - 05/2021

MOREBA

Ziel:
In dem ZIM-Projekt MOREBA wird ein sensorbasiertes Versorgungstool entwickelt, das eine längerfristige ambulante postoperative Versorgung sicherstellt. Hierbei sollen krankengymnastische Übungen mittels virtueller Therapiesitzungen vermittelt und individuelle Aktivitäts- und Bewegungsparameter automatisch erfasst und analysiert werden. Das spätere Produkt soll eine gerätebasierte, elektronische Serviceleistung darstellen, welche die Rehabilitation von Hüft- und Knieendoprothesen-Patienten im ersten postoperativen Jahr unterstützt, indem der Heilungsverlauf vor und nach der Operation überwacht und verbessert wird.

Laufzeit:
06/2019 - 12/2021

Internetauftritt