AG Tissue Engineering

Die Arbeitsgruppe wurde ursprünglich mit dem Ziel gegründet eine „tissue-engineerte“ Herzklappe zu entwickeln und besteht nun bereits seit vielen Jahren als Teil der Herzchirurgischen Klinik und Poliklinik. Mit der Zeit haben sich unsere Forschungsschwerpunkte weiterentwickelt und erweitert, so dass nun weite Teile der experimentellen Herzchirurgie abgedeckt werden. Synergieeffekte, hervorgerufen durch die interdisziplinäre Zusammenarbeit aus Medizinern und Ingenieuren, zeichnen unsere Arbeitsgruppe aus. Diese Interdisziplinarität wird durch technisch hohe Anforderungen, wie sie beispielsweise in der Entwicklung von medizinischen Prüfständen nötig sind, deutlich. Wir haben uns zum Ziel gesetzt, bestehende Therapiekonzepte zu optimieren und neue Therapien zu entwickeln.

Aktuell befassen wir uns mit folgenden Forschungsschwerpunkten:

•  Entwicklung patientenspezifischer Prothesen

•  Individualisierte Therapieplanung

•  Elektrospinning

•  Testung neu entwickelter bio-hybrider Materialien

•  Optimierung von Dezellularisierungsprozessen

•  Konstruktion und Validierung von Prüfständen und Bioreaktorsystemen

•  Biokompatibilitätsprüfungen

•  Patientenindividuelle Therapie

Mit immer besseren Diagnosegeräten, dem großen Fortschritt in digitaler und 3-dimensionaler Datenverarbeitung sowie neuartigen additiven Fertigungsverfahren eröffnet sich eine Vielzahl an neuen Möglichkeiten in der Medizin. So versuchen wir individualisierte Therapiekonzepte für eine bessere Verträglichkeit und zur Reduktion von Komplikationen zu entwickeln. Hier ist es entscheidend die patientenspezifische Anatomie zu berücksichtigen um Prothesen zu testen und maßgeschneiderte Handlungsempfehlungen auszusprechen. Gleichzeitig haben wir erkannt, dass die Individualisierung gerade auch für das Design von Implantaten essentiell ist – hier sind wir mit unseren Ideen und Entwicklungsansätzen Vorreiter in der kardiovaskulären Forschung.

Innovative Materialien

Ein weiterer Fokus unserer Forschung liegt auf der Entwicklung von neuartigen Implantatmaterialien. Dabei verfolgen wir insbesondere zwei Ansätze: Die Dezellularisation von biologischen Geweben und die Produktion von Komposit-Scaffolds (synthetisch und bio‑hybrid).

Dezellularisierte Gewebe werden zwar bereits klinisch eingesetzt, sind aufgrund ihrer biologischen Variabilität jedoch schwierig zu prozessieren. Durch eine umfassende Analyse und Anpassung unzähliger Einzelparameter versuchen wir den Gesamtprozess zu optimieren und die Materialien im klinischen Einsatz sicherer zu machen.

Unsere synthetischen und bio-hybriden Scaffolds stellen wir im Elektrospinning-Verfahren her. Durch die Steuerung der Mikroarchitektur ist es möglich den mikroskopischen Aufbau menschlichen Gewebes gut zu imitieren. Mit Hilfe von Nachbearbeitungsschritten können die Eigenschaften und die Biokompatibilität der Materialien weiter verbessert werden.

Höchste Qualitätsansprüche

Die Herstellung biohybrider und dezellularisierter Materialien ist ein komplexer Prozess und erfordert eine kontinuierliche und ganzheitliche Überwachung aller Parameter. Aus diesem Grund entwickelt die Arbeitsgruppe Geräte und Abläufe zur überwachten Produktion sowie kontrollierten Prüfung dieser Materialien.

Biokompatibilität ist im Bereich der Medizintechnik von höchster Bedeutung. Deshalb verwenden wir zum einen für unsere eigenentwickelten Geräte nur geprüfte Werkstoffe. Zum anderen führen wir selbst eine Vielzahl an Untersuchungen zur Biokompatibilität von Materialien durch. Alle Materialuntersuchungen orientieren sich dabei streng nach offiziellen Vorschriften und internationalen Normen.

Die Automatisierung der Prozesse geht mit der Entwicklung von standardisierten Prozessen und der Ausarbeitung spezifischer Protokolle einher. So sind in unserer Forschungsabteilung bereits heute für alle Kernprozesse Verfahrensanweisungen verfügbar, um ein kontinuierliches Level an höchster Qualität sicherzustellen und die Reproduzierbarkeit der Ergebnisse zu gewährleisten.

Internationaler Austausch

Die Forschungsgebiete Tissue Engineering und kardiovaskuläre Medizintechnik stehen aufgrund ihrer entscheidenden Rolle für zukünftige Therapien im Fokus der globalen Forschung. Die Arbeitsgruppe nimmt daher regelmäßig an internationalen Kongressen und Veranstaltungen teil, um sich einerseits über den aktuellen Stand der Forschung auf dem Laufenden zu halten, andererseits aber auch, um innovativen Ideen und die eigenen Forschungsergebnisse zu präsentieren.

Es bestehen viele Kontakte zu anderen Arbeitsgruppen und renommierten Forschungsinstituten, mit denen wir gemeinsam an Projekten arbeiten. Außerdem haben wir zum Teil langjährige Kooperationen mit vielen industriellen Partnern, von mittelständischen Unternehmen bis zu den „Global Playern“ der Medizintechnik aufgebaut.

Wissen teilen

Ein großes Anliegen unserer Forschungsgruppe ist auch die Lehre und Weiterbildung der Studenten der örtlichen Universitäten und Hochschulen. Wir vergeben regelmäßig Studienarbeiten und Praktika sowohl an Studenten der Ludwig-Maximilians-Universität, der Technischen Universität München als auch der Hochschule für angewandte Wissenschaften München. Zusätzlich bieten wir Vorlesungen und Seminare im Themenbereich „Kardiovaskuläre Medizintechnik“ am Lehrstuhl für Medizintechnik der TU München an. So möchten wir den Studenten Einblicke in den klinischen Alltag, in aktuelle Forschungsgebiete und den Entwicklungsprozess von Medizinprodukten geben.