Künstliche Implantate sollen im menschlichen Körper möglichst bioverträglich, mechanisch belastbar und lange haltbar sein. Bei natürlichen Gelenken ermöglicht der Gelenkknorpel durch eine sehr wirksame Grenzflächenschmierung eine reibungsarme Beweglichkeit. Implantatbeschichtungen, die die Gleitfähigkeit verbessern und den Abrieb verringern, bieten aussichtsreiche Potenziale, um die Haltbarkeit künstlicher Gelenke deutlich zu steigern.
Durch das dreidimensionale Bioprinting können lebende Zellen zusammen mit gerüstbildenden Hilfsstoffen zu größeren Gewebestrukturen verdruckt werden. Trotz großer Fortschritte auf dem Gebiet des Bioprintings ist man von der Vision, künstliche Organe zu drucken, noch weit entfernt. Eine neue Materialplattform auf Basis selbstheilender Hydrogele soll die Möglichkeiten des Bioprintings erweitern, um künftig den Eigenschaften natürlichen Gewebes deutlich näher zu kommen.
Das Forschungsfeld "Bioprinting" entwickelt sich sehr dynamisch. Die Potenziale zur Herstellung künstlicher Gewebe für den Einsatz in der Medizintechnik und Pharmaforschung sind enorm. Für eine industrielle Anwendung mangelt es aber oftmals an standardisierten Verfahren und Prüfmethoden. Im Projekt werden neue Biotinten erforscht, die in Kombination mit dem Sterolithografieverfahren einen standardisierten Biodruck von Mikrogeweben ermöglichen sollen.
Bakterielle Keime auf medizinischen Produkten stellen ein hohes Gesundheitsrisiko dar und können bei Patienten gefährliche Infektionen hervorrufen. Gesucht werden Beschichtungen, die Oberflächen dauerhaft und effizient keimfrei halten. Als biologisches Vorbild dient die feinstukturierte Haut von winzigen Tierchen, die unerwünschte Mikroorganismen mit Hilfe spezieller Biopolymere von sich fern halten.
Die Behandlung von Knochendefekten mit einer kritischen Bruchlänge ist häufig mit Folgeoperationen verbunden, die für die betroffenen Patienten eine zusätzliche Belastung darstellen. Erforscht wird ein Knochenimplantat, das in Aufbau und Materialkombination durch natürliche Knochen inspiriert ist. Die Kompositstruktur aus Bioglasfasern und Kollagen soll lasttragend und vollständig resorbierbar sein, wodurch große Knochendefekte in einem einzigen Schritt behandelt werden können.
Durch die Verabreichung von entzündungshemmenden Enzymen kann die Sterblichkeit von Dialysepatienten reduziert werden. Anstelle der intravenösen Gabe wird eine biologisch inspirierte Klebstofflösung zur Beschichtung von blutkontaktierenden Oberflächen mit geeigneten Enzymen angestrebt, um notwendige Wirkstoffmengen und somit Nebenwirkungen zu verringern.
Infolge unserer alternden Gesellschaft sind immer mehr Menschen auf künstlichen Knochen- und Gelenkersatz angewiesen. Oftmals kommt es bei den Implantationen zu Folgeeingriffen aufgrund von Infektionen. Eine duale Beschichtung für Implantate soll durch eine Kombinationswirkung sowohl das Einwachsen in den Knochen fördern als auch das Risiko bakterieller Entzündungen reduzieren.
Ein Implantat, das eine ausreichende mechanische Stabilität hat, dem Chirurgen eine einfache Handhabung ermöglicht und gleichzeitig dem Knochen eine gute Matrix zum Einwachsen bietet, ist Ziel des ehrgeizigen Projektes Hy2Print.
Biotherapeutika wie Antikörper heften sich hochspezifisch an bestimmte Krankheitserreger und bekämpfen diese sehr wirksam. Die Herstellung der komplexen Biomoleküle ist aber aufwändig und teuer. Ein neues Verfahren ermöglicht eine schnelle Prüfung der Wirkstoffe und hilft, Kosten bei der Produktion zu senken.
Immer mehr bakterielle Krankheitserreger lassen sich nicht mehr mit herkömmlichen Antibiotika behandeln. Diese sogenannten multiresistenten Keime stellen vor allem für die Hygiene in unseren Krankenhäusern eine ernste Herausforderung dar. Im Rahmen des BMBF-Projektes eDx wurde eine Methode entwickelt, um derartige Infektionen möglichst frühzeitig erkennen und zielgerichtet behandeln zu können.
Der Markt für gefälschte Arzneimittel wächst rasant, vor allem durch den steigenden Internethandel mit Medikamenten. Nicht nur der wirtschaftliche Schaden ist immens, es drohen auch erhebliche gesundheitliche Risiken für den Verbraucher. Im Zuge des BMBF-Projektes Pharmasafe werden neue Technologien entwickelt, um gefälschte Tabletten sicher identifizieren zu können.
Tuberkulose gehört auch im 21. Jahrhundert zu den Infektionskrankheiten, die weltweit die meisten Todesopfer fordern. Besonders angespannt ist die Situation in Afrika und Südostasien. Bedingt durch die Globalisierung und Migration steigen die Fallzahlen auch in Deutschland wieder an. Eine schnellere und sicherere Diagnose soll die Bekämpfung der Krankheit künftig erleichtern.
Die biotechnologische Herstellung von pharmazeutischen Wirkstoffen ist ein innovatives Feld der Pharmaindustrie. Die Prozesstechnik stellt allerdings hohe Herausforderungen. Kleinste Verunreinigungen können die Arzneimittelqualität beeinträchtigen und gesundheitliche Risiken für Patientinnen und Patienten hervorrufen. Benötigt werden Filtermaterialien, die Verunreinigungen im Herstellungsprozess effektiv und kosteneffizient abtrennen.
Bekanntmachung Materialinnovationen für gesundes Leben: ProMatLeben – Polymere (Archiv)
Richtlinie zur Förderung von Forschungs- und Entwicklungsvorhaben zum Thema "Materialinnovationen für gesundes Leben: ProMatLeben – Polymere" innerhalb des Rahmenprogramms "Vom Material zur Innovation". (Bekanntmachung vom 22.02.2016)
