Biomaterials

Es werden verschiedene Technologien zur Strukturierung und chemischen Modifizierung von Materialoberflächen eingesetzt. Mit zellbiologischen Methoden wird das Verhalten verschiedener Zelltypen untersucht. 

Insbesondere interessieren wir uns dafür, wie Zellen Oberflächentopographien wahrnehmen und wie spezifische Oberflächeneigenschaften genutzt werden können, um Zellen in vitro und in vivo zu kontrollieren oder zu manipulieren.

Verbundprojekt: Biomimetische Interpositionsimplantate zur Behandlung von Kniegelenksarthrose (TOKMIS) in Kooperation mit Prof. Dr. Günter Lorenz

Arthrose, ein degenerativer Prozess der Gelenke, ist die weltweit häufigste Gelenkerkrankung. Etwa ein Drittel aller Menschen über 70 Jahre leiden derzeit an Arthrose. Hierbei ist nicht selten das Kniegelenk betroffen. Man unterscheidet eine laterale und mediale Kniegelenksarthrose, wobei mit letzterer eine Manifestation der Arthrose im zur Körpermitte gerichtete Teil des Gelenks bezeichnet wird. Zur Behandlung der medialen Kniegelenksarthrose gibt es verschiedene Möglichkeiten. Diese weisen bisher jedoch geringe Erfolgsraten auf und sind mit aufwendigen Operationen und langen Rehabilitationszeiten verbunden. Hauptziel des Verbunds ist es daher 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 auf ihre biologische Verträglichkeit, biomechanische Funktion und Haltbarkeit unter Belastung getestet. Anschließend sollen die optimierten Kniespacer in einer klinischen Pilotstudie getestet werden. Im Verbund TOKMIS arbeiten sieben interdisziplinäre Arbeitsgruppen an der Entwicklung dieses neuen Behandlungskonzepts zur Kniegelenksarthrose. 

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The aim of this project is the development of a 3D organ-on-a-chip for the application of electric fields to tumor spheroids in hydrogel systems. The system will allow long-term studies (up to weeks) on 3D tumor spheroids and the influence of electric fields on growth (volume development and shape) as established 3D-in-vitro model.
Further, the set-up will be used for studying the tumor spheroid growth depending on electric fields and different hydrogel systems. Experiments will be performed to gain knowledge on the development of tumor spheroids in simple non-adhesive and adhesive hydrogel systems under the influence of electric fields resembling endogenous fields (in vivo situation) to decipher the influence of electric fields on tumor development.

Project funded by HAW-Prom program (Benjamin Naggay).

Die Invasion von Zellen in umliegendes Gewebe und die Bildung von Metastasen transformieren einen lokal wachsenden Tumor in eine systemische und lebensbedrohliche Krankheit mit schlechter Prognose. Dabei spielt die aktive Migration der Tumorzellen eine entscheidende Rolle, ein komplexer Vorgang, der auch von den chemischen und physikalischen Eigenschaften der extrazellulären Umgebung abhängt. Auf Grund der enormen medizinischen Relevanz der Tumorzellinvasion, gibt es mehrere experimentelle Untersuchungsmethoden, die teilweise auch kommerziell erhältlich sind. Allerdings bilden diese Methoden nur bedingt die Komplexität der in vivo Situation ab, bzw. sind limitiert in der definierten Variation von entscheidenden Parametern, wie beispielsweise der mechanischen Steifigkeit oder geometrischen Verengungen in der Umgebung.

Primäres Ziel dieses interdisziplinären Projektes ist die Entwicklung und Herstellung eines neuartigen Mikrofluidic-Chips zur Anwendung in der in vitro Untersuchung der Migration von Tumorzellen.

Aim of the project is the development of a lung-on-chip system as a model for breath analysis with ion mobility spectroscopy. The work ist done in cooperation with the group of Petra Kluger.

The project is funded by the Baden-Württemberg Stiftung.

Funded by the Vector Stiftung.

Cooperation with Dr. Tim Eiseler Universitätsklinikum Ulm.