André Schramm

Druckauftrag "Hüfte" ist raus!

Medikamententests ohne Tiere, Knochen aus dem 3D-Drucker und zuverlässige Impfstoffe in Rekordzeit: Die Fraunhofer-Institute in Dresden arbeiten am Gesundheitsbaukasten der Zukunft und der ist ziemlich voll.
Bilder

Es ist nur eine kleine Platte, gespickt mit winzigen Bauteilen, die Dr. Udo Klotzbach vom „Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahlentechnik“ (IWS) in die Kamera hält. Tatsächlich handelt es sich um einen ersten Nachbau des menschlichen Organsystems. Niere, Leber, Herz, selbst Minipumpe – alles da. Die Experten nennen das „mikrophysiologisches System“ oder Multi-Organ-Chip. Bei Bedarf kann sogar die Körpertemperatur von 37 Grad Celsius eingestellt werden, alles auf ein paar wenigen Quadratzentimetern. Es lebt 30 Tage Seit 2010 arbeitet das IWS am potentiellen Medizin-Probanden der Zukunft, einer realitätsnahen Alternative, die Tierversuche überflüssig machen soll. Konkret ahmen die Forscher durch die Kultivierung „echter“ menschlicher Zellen in dem System die Funktion von Organen nach. Sie haben quasi eine funktionierende synthetische Infrastruktur entwickelt, in der organisches Material platziert werden kann und sogar „lebt“ – bis zu 30 Tage. „Mikrophysiologische Systeme erlauben es uns, Rückschlüsse über die Wechselwirkungen neuer Medikamente auf die einzelnen Organe zu ziehen“, erklärt Dr. Klotzbach. Bis die Erfindung Maus und Ratte ersetzt, dürfte noch einige Zeit vergehen. Klotzbach rechnet vorsichtig zwischen 2025 bis 2035 mit der Marktreife.   Knochen wie gedruckt

„Fit im Alter“ – unter diesem Titel könnte eine Innovation stehen, mit der sich die Forscher um Dr. Matthias Ahlhelm vom „Fraunhofer-Institut für Keramische Technologie und Systeme“ (IKTS) beschäftigen. Dort wurde ein Verfahren für individuelle Knochen-Implantate entwickelt. „Der menschliche Knochen besteht aus einer festen Hülle und einer porösen Füllung“, erklärt Ahlhelm. Seinem Team ist es gelungen, diese Struktur nachzubilden. „Für die Hülle nutzen wir feste keramische Materialien und den 3D-Druck. Das Innere wird mit keramischen Schaum befüllt. Erste Tests an Mäusezellen und menschlichen mesenchymalen Stammzellen (Vorläuferzellen des Bindegewebes) verliefen vielversprechend.  Bis der Chirurg einen Druckauftrag erteilt, dürften aber noch acht bis zehn (+) Jahre vergehen. „Im Bereich der Medizinforschung ist es nicht unüblich, dass zwischen Idee und fertigem Produkt gut und gern 20 Jahre liegen“, sagt Ahlhelm. Der Anwendungsbereich reicht von betagten über Knochenkrebs-Patienten bis hin zu Unfallopfern. Impfstoff im Nu Noch einen Schritt weiter gehen die Wissenschaftler vom „Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung“. Sie haben einen Magnesiumimplantat erfunden, das die Selbstheilung des Körpers unterstützt und sich danach komplett auflöst. Vor allem große Knochendefekte, beispielsweise im Kieferbereich, können so schneller geheilt werden. Die Entwicklung hat bereits erste Unternehmen überzeugt. So hat sich die Botiss Biomaterials GmbH eine Lizenz für den patentierten Werkstoff gesichert und plant dessen Einsatz in der Oral-Chirurgie.
Im „Fraunhofer-Institut für Organische Elektronik, Elektronenstrahl- und Plasmatechnik“ (FEP) arbeitet man mit weiteren Fraunhofer-Instituten an einer neuen Technologie, die die  Herstellung von Impfstoffen revolutionieren könnte.   
„Die meisten Impfungen sind Totimpfstoffe. Bevor sie verabreicht werden können, müssen sie über ein chemisches Verfahren inaktiviert werden“, erklärt Dr. Jessy Schönfelder.  Diese Prozedur geschieht in hochgesicherten Laboren, ist teuer und dauert. Mittels niederenergetischer Elektronenbestrahlung ist es gelungen, das Verfahren zu beschleunigen und damit kostengünstiger zu bewerkstelligen. Statt Wochen reichen Sekunden, um Bakterien und Viren zu inaktivieren. Zudem ist das Ergebnis besser als bei der konventionellen Methode und die benötigte Dosis für den Schutz viel geringer.  


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