Foto: Sebastian Bold, Mitarbeiter ODPfalz, mit Besucher Daniel Stich, Ministerialdirektor im Ministerium für Wissenschaft und Gesundheit. (HSKL)

Interdisziplinäre Forschung der HS Kaiserslautern auf der MEDICA 2023

Auf einer der größten medizinischen B2B-Fachmessen weltweit, der MEDICA, präsentierten Wissenschaftler der HS KL dieses Jahr ihre Forschungsfortschritte im interdisziplinären Projekt „TELMa“: den neuen Demonstrator „Darmwand Aktor“. Ziel ihrer Forschung ist die Herstellung von künstlichem Gewebe um Tierversuche zu ersetzen.

Die MEDICA 2023 begrüßte Mitte November über 5.300 Aussteller aus fast 70 Nationen und 83.000 Besucher, die sich innovativen Produkten und Dienstleistungen in der Medizintechnik widmen. Zu ihnen gehörten auch Mitarbeitende der Hochschule Kaiserslautern. Die Kaiserslauterer Arbeitsgruppe „Elektrotechnische Systeme der Mechatronik“ um Prof. Dr.-Ing. Sven Urschel, vertreten durch Sebastian Bold, Daniel Dieterich, Marco Garbe und Wei Zhang, stellten auf dem rheinland-pfälzischen Messestand, zusammen mit anderen Hochschulen und Instituten aus ganz Rheinland-Pfalz, ihr aktuelles Forschungsprojekt vor. Die Forschenden verfolgen mit ihrem Projekt das Ziel, Tierversuche, die oft unverzichtbar sind, zu ersetzen. Dafür möchten sie künftig ein künstliches Darmgewebe wachsen lassen.

Gelänge es, funktionsfähige Organe im Labor zu züchten, könnte man Tests an Lebewesen deutlich reduzieren oder sogar vermeiden. Diesen Ansatz verfolgt das Projekt „Tissue Engineering mittels dreidimensionaler elektrischer und magnetischer Stimulation (TELMa)“ der Hochschule Kaiserslautern. Gefördert wird das stark interdisziplinäre Projekt, an dem neun Arbeitsgruppen beteiligt sind, von der Carl-Zeiss-Stiftung.

Um biologisches Gewebe künstlich herzustellen, füllen die Forschenden ein Hydrogel, ein Gelatine ähnliches Produkt, mit lebenden Zellen in einen Container von wenigen Millimetern Größe. Dort sollen die Nerven- und Muskelzellen richtig orientiert werden und zu einer Gewebeeinheit zusammenwachsen. Am Ende soll ein funktionsfähiges Stück Darm entstehen.

Die Arbeitsgruppe entwickelte dafür einen Soft-Aktor. Dieser Aktor ist ein Gerät, das elektrische Signale mit Hilfe von Magnetfeldern in mechanische Bewegungen des mit Zellen versehenen Hydrogels umwandelt. Durch die mechanischen Bewegungen werden die Zellen gezielt ausgerichtet und stimuliert, was zu weiterem Wachstum führt. In ersten Versuchsreihen konnten vielversprechende Ergebnisse erzielt werden. Es ließ sich eine signifikante Ausrichtung von Muskelzellen gegenüber einer Kontrollgruppe ohne Stimulation nachweisen.

Der neu entwickelte Soft-Aktor kann auch zur Lösung anderer Aufgabenstellungen in der Medizintechnik genutzt werden. Er erlaubt in der Analytik in Kombination mit in der Arbeitsgruppe entwickelten Bildverarbeitungsalgorithmen die einfache Bestimmung spezifischer Kenngrößen, wie etwa dem Elastizitätsmodul von Kollagenhydrogelen. Außerdem konnte nach dem Prinzip des Soft-Aktors eine peristaltische mikrofluidische Pumpe aufgebaut werden. Diese erzeugt darmähnliche Bewegungen und ermöglicht eine geräuscharme Dosierung von Flüssigkeiten.

Weitere Informationen zum Projekt TELMa finden Sie unter
https://www.hs-kl.de/forschung/forschungsprojekte-kompetenzen/verbundvorhaben/telma

Weitere Infos im Internet:
TELMa: https://www.hs-kl.de/forschung/forschungsprojekte-kompetenzen/verbundvorhaben/telma

AG Elektrotechnische Systeme der Mechatronik:
https://www.hs-kl.de/angewandte-ingenieurwissenschaften/forschung/ag-elektrotechnische-systeme-der-mechatronik