Cell-based Medical Engineering

Coordinator


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Dr.med. Markus Eblenkamp

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Postal:
Boltzmannstr. 15
85748 Garching b. München

Projects

EasyComp

(Christoph Rehekampff, M.Sc., Katharina Düregger, M.Sc., Stefan Leonhardt, M.Sc., Dr. Markus Eblenkamp)

Medizinprodukte, die mit dem Körper in Berührung kommen, müssen zwingend gemäß DIN EN ISO 10993 auf ihre biologische Verträglichkeit (Biokompatibilität) geprüft werden. Die Prüfungen werden heutzutage von Prüflaboren mit Fachpersonal und der kompletten Ausstattung eines biologischen Labors durchgeführt und sind dementsprechend teuer. Ziel des geplanten FuE-Projektes ist es, mittels additiver Fertigung ein miniaturisiertes Bioreaktorsystem (EasyComp) zu entwickeln, das Mitarbeitern der medizintechnischen Firmen ohne biologisches Fachwissen und ohne Infrastruktur eines biologischen Labors die Durchführung von Biokompatibilitätsprüfungen erlaubt.


F-Paste

(Katharina Düregger, M.Sc., Dr. Markus Eblenkamp)

Zur Unterstützung von Heilungsvorgängen werden autologe Blutderivate u.a. in der Sportorthopädie, Zahnmedizin und Chirurgie eingesetzt. Durch Zentrifugation werden therapeutisch wirksame Fraktionen aus dem Blut gewonnen. Eine fehlende Standardisierung des Herstellungsprozesses erschwert die Vergleichbarkeit und Reproduzierbarkeit der Therapie. Ein am Lehrstuhl für Medizintechnik entwickeltes Herstellungssystem ermöglicht es, aus einer kleinen Menge Blut vollautomatisiert ein Thrombozytenkonzentrat zu gewinnen.

Ziel des Projektes ist die Optimierung und Erweiterung des vollautomatisierten Systems zur Herstellung einer Vielzahl von autologen Blutprodukten. Die Qualität und in-vitro Wirksamkeit der hergestellten Blutpräparate wird mit zellbasierten Methoden untersucht. Auch die Nutzung von Additiven, sowie die Erweiterung des vollautomatisierten Systems auf weitere Anwendungsbereiche wird evaluiert.

Kooperationspartner:
Andreas Hettich GmbH & Co. KG


Projects completed

Klima

(Dipl.-Ing. Matthias Schuh, Prof. Erich Wintermantel)

Grundvoraussetzung für eine erfolgreiche und nachhaltige Arbeit mit Zellkulturen sind optimale Kultivierungsbedingungen, die im Wesentlichen durch Regelung der Parameter Temperatur, Feuchte- und Gasgehalt gewährleistet werden können. In diesem Projekt steht die Weiterentwicklung der maschinellen Kernkomponenten der Inkubatortechnik im Vordergrund. Dabei sollen kritische Prozessparameter mittels geeigneter Sensorik erfasst, ausgewertet und ihre Einstellung durch konstruktive Maßnahmen optimiert werden.

Kooperationspartner:
Andreas Hettich GmbH & Co. KG

RotiSan

(Felizitas Novotný, M.Sc., Dipl.-Ing. (FH) Sabine Wacker, Prof. Erich Wintermantel)

Thrombozyten kommt eine entscheidende Rolle bei der Reaktion auf eine Blutgefäßverletzung zu. Sie tragen durch Aggregation zur zellulären Hämostase bei und sezernieren verschiedene Wachstumsfaktoren, welche die Geweberegeneration stimulieren. Diese Funktion wird für therapeutische Zwecke genutzt indem autologe Thrombozytenkonzentrate aus kleinen Vollblutvolumina des Patienten durch einen Zentrifugationsprozess gewonnen und z.B. auf schwer heilende Wunden zur Induktion der Wundheilung appliziert werden.

Ziel des Projektes ist die Entwicklung eines voll automatisierten, neuartigen Herstellungssystems für Thrombozytenkonzentrate. Neben der Parameteroptimierung des Prozesses soll die Wirksamkeit der Blutpräparationen in vitro untersucht werden und die Qualität des erzielten Konzentrats bezüglich der Thrombozytenbeschaffenheit nach dem Herstellungsprozess überprüft werden. 

Kooperationspartner:
Andreas Hettich GmbH & Co. KG

HAM - Humane Amnionmembran

(Dipl.-Ing. Stefan Pfeifer, Prof. Erich Wintermantel)

Fehlbildungsbedingte konnatale Defekte bedürfen häufig einer sofortigen oder frühzeitigen operativen Versorgung, die jedoch nicht selten durch die Problematik eines Gewebedefizites gekennzeichnet ist. Die Verwendung regionären, autologen Gewebes erschöpft sich rasch und wird von der Bildung starker Narbenkontrakturen in der Empfänger- und Spenderregion begleitet.

Ziel des Projektes ist die Entwicklung eine Methode, welche die bei der Geburt verworfene frische mütterliche Amnionmembran als immuntolerantes “autofetales“ Gewebe zur Primärrekonstruktion konnataler Fehlbildungen verwendet.

Der Lehrstuhl für Medizintechnik beschäftigt sich im Rahmen des Projektes mit der Bestimmung der mechanischen Eigenschaften der Amnionmembran.

Kooperationspartner:

Klinik und Poliklinik für Mund-, Kiefer- und Gesichtschirurgie des Klinikum rechts der Isar der Technischen Universität München

Cell Fingerprinter

(Dr. med. Markus Eblenkamp, Prof. Erich Wintermantel)

Zellverträglichkeitsprüfungen (Zytotoxizitätstests) spielen eine große Rolle bei der Entwicklung biokompatibler Materialien sowie bei der Zulassung von Medizinprodukten. Hierzu werden die Materialien direkt oder die Eluate dieser Materialien in Zellkulturen gebracht und die biochemischen und morphologischen Veränderungen in den Zellen registriert. Anhand dieser Veränderungen kann die zytotoxische Reaktion abgeschätzt werden. Durchführung und Auswertung von Zytotoxizitätstest sind in Normen (z.B. ISO 10993) festgelegt. Dennoch besteht gerade bei der Auswertung der Zellmorphologie innerhalb der Zytotoxizitätsprüfung ein hohes Maß an Subjektivität, da diese derzeit von mehr oder weniger erfahrenen Personen mikroskopisch durchgeführt wird. Ziel des Projektes ist die Entwicklung Analyseeinheit, die das Erscheinungsbild von Zellkulturen in Zytotoxizitätsprüfungen automatisch und objektiv erfassen und interpretieren kann.

Kooperationspartner:
S.CO LifeScience GmbH, Garching (http://www.sco-lifescience.de)
Definiens AG, München (http://www.definiens.com)
ITEM - The Biotooling Company GmbH, Garching (http://www.biotooling.de)

Magnetoseed

(Dr.-Ing. Héctor Perea, Prof. Erich Wintermantel)

Für die Behandlung kardiovaskulärer Erkrankungen kommen neben körper-eigenen auch künstliche Gefäße zum Einsatz. Gelänge es diese mit körpereigenen Zellen zu besiedeln, wäre ein ideales Implantat umsetzbar, welches vom Körper sehr gut akzeptiert werden würde.

Am Lehrstuhl für Medizintechnik wird im Rahmen von Magnetoseed dieses Ziel verfolgt. Die Zellen werden mit magnetischen Markern versehen und lassen sich so durch Magnetfelder bewegen. Auf diese Weise können diese gezielt in der röhrenförmigen Struktur des Implantats platziert werden. Durch eine geeignete Apparatur lassen sich so auch mehrlagige Strukturen aufbauen. So kann die „komplexe Histo- Architektur“ menschlicher Blutgefäße die aus mehreren Zellschichten besteht, nachgebildet werden.

Kooperationspartner:

Klinik für Herz- und Gefäßchirurgie des Deutschen Herzzentrums München 

Cell 3D

(Dr.-Ing. Alexander Walter, Prof. Erich Wintermantel)

In konventionellen Zellkulturgefäßen werden Zellen auf zweidimensionalen Oberflächen gezüchtet. Dies entspricht nicht den natürlichen Wachstumsbedingungen der meisten Zelltypen, die im Körper in räumlichen Anordnungen wachsen. Ziel des Projektes ist es, ein Zellkulturgefäß zu entwickeln, in dem dreidimensionales Zellwachstum möglich ist. Die zu entwickelnden Zellkulturgefäße sollten wirtschaftlich durch Spritzgießen herstellbar sein.

Kooperationspartner:

Wildern AG

Hepa Clean

(Dr.-Ing. Christian Wende, Prof. Erich Wintermantel)

Ca. 65 000 Patienten werden pro Jahr in Deutschland wegen Leberzirrhose stationär aufgenommen und pro Jahr versterben über 30 000 Patienten an chronischem oder akutem Leberversagen, deren Lebensqualität und -erwartung durch die Lebererkrankung bereits deutlich reduziert war.

Im Rahmen des Hepa Clean Projektes soll ein neuartiges und kostengünstiges Verfahren entwickelt werden, mit Hilfe dessen die beim Leberversagen auftretenden proteingebundenen Toxine aus dem Blut des Patienten entfernt werden können.

Kooperationspartner: 
Hepa Wash GmbH (Garching, Projektkoordination) 
Lehrstuhl für Biotechnologie der TU München,
Diatec GmbH,
SORIN Group AG

STEMMAT – Stammzellen aus der Nabelschnur

(Dr. Markus Eblenkamp, Prof. Erich Wintermantel)

Die Nabelschnur enthält neben reifen Zellen auch Stammzellen. Nabelschnur und Plazenta werden heute nach der Geburt des Kindes noch überwiegend ohne weitere Verwendung weggeworfen. Durch das Einfrieren (Kryokonservierung) und Aufbewahren von Stammzellen aus der Nabelschnur können bei Krankheiten im späteren Lebensalter eventuell lebenswichtige medizinische Anwendungen durchgeführt werden.

Das Ziel des Projekts ist die Untersuchung des Potentials der Zellen und des Gewebes der Nabelschnur für einen zukünftigen therapeutischen Einsatz.

Kooperationspartner: 
Klinik und Poliklinik für Herz-, Thorax- und herznahe Gefäßchirurgie der Universität Regensburg
Frauenklinik der TU München
III. Medizinische Klinik der TU München
Blutspendedienst des Bayerischen Roten Kreuzes, München
Binder GmbH, Tuttlingen

ISAR - „Individualized Drug Eluting Stent System to Abrogate Restenosis“

(Dr.-Ing. Madgdalena Renke-Gluszko, Prof. Erich Wintermantel)

Die Implantation von zylindrischen Drahtgeflechten (Stents) ist heutzutage ein etabliertes Verfahren zur Wiederaufweitung verschlossener Koronararterien. Die Wiederverschlussrate (Restenoserate) des behandelten Gefäßes liegt bei diesem Verfahren zwar deutlich niedriger als bei anderen Therapien, beträgt jedoch immer noch zwischen 25 und 35 %.

ISAR hat das Ziel, die Restenoserate nach koronarer Stentimplantation durch eine Medikamentenbeschichtung der Stents deutlich zu senken.

Kooperationspartner: 
Deutsches Herzzentrum München
Translumina GmbH, Hechingen