Podcasts about biomaterialien

Die Zukunft des Bauens dreht sich um Nachhaltigkeit, da die Bauindustrie eine beträchtliche Menge CO2-Emissionen verursacht. Es ist dringend notwendig, innovative Lösungsansätze zu finden, die umweltfreundlicher sind als herkömmliche Betonkonstruktionen. An der Universität Kassel wird bereits seit einigen Jahren intensiv an der Entwicklung umweltfreundlicher Baumaterialien mithilfe von Robotertechnik geforscht. In der Vergangenheit lag der Fokus der Forschungsarbeiten vor allem auf dem Einsatz von Holz als nachhaltigem Baustoff. Im Laufe der Zeit ist jedoch ein weiterer natürlicher Rohstoff in den Mittelpunkt des Interesses gerückt: der Reishi-Pilz. Leiter des Projekts im Fachbereich Experimentelles und Digitales Entwerfen und Konstruieren ist der Architekt und Professor Philipp Eversmann. In dieser Folge von „Hessen schafft Wissen“ gewährt er uns faszinierende Einblicke in die innovative Anwendung von Biomaterialien wie Pilzen in der Architektur. Gleichzeitig erläutert er, auf welche Weise Roboter neue, materialeffiziente Baukonzepte ermöglichen.

Beim Bioprinting werden lebende Zellen, Biomaterialien und Wachstumsfaktoren verwendet, um Gewebe und sogar Organe schichtweise zu drucken. Damit könnte die Transplantationsmedizin revolutioniert werden, weil sie die Herstellung von Organen für Transplantationen erleichtert und personalisierte Behandlungen ermöglicht. Doch wie weit ist die Forschung hier und was sind die Herausforderungen? Darüber reden wir mit dem Molekularbiologen und Gründer von Österreichs erstem 3D Biodruck Labor, Michael Außerlechner.Die Idee für diese Podcastfolge kam von LOOKAUT und der interaktiven Innovation Map der WKÖ. Diese zeigt visionäre Technologien, die unsere Zukunft maßgeblich prägen können. Auf Basis von fünf großen Clustern lassen sich Wechselwirkungen zwischen Technologien, Gesellschaft und Unternehmen nachvollziehen. Hier geht es zur Map.

In der Rubrik “Investments & Exits” begrüßen wir heute Tina Dreimann, Co-Founder von better ventures. Tina bespricht die Runde in Ecoworks, FineCell und Lingrove.Ecoworks aus Berlin, spezialisiert auf klimaneutrale Renovierungen, hat eine Finanzierung von 40 Millionen Euro erhalten. Die Runde wurde von World Fund angeführt und umfasste die Beteiligung von Haniel, KOMPAS VC und ISAI. ecoworks wurde 2019 gegründet und hat sich zum Ziel gesetzt, den CO2-Ausstoß von Gebäuden durch Sanierungen zu reduzieren. Das Unternehmen hat sich auf die Sanierung von Mehrfamilienhäusern spezialisiert und kann deren Wert nach eigenen Angaben deutlich steigern.Das schwedische Startup FineCell hat 1 Million Euro von Investoren unter der Führung von Metsä Spring, der Innovationsfirma der Metsä Group, erhalten. FineCell entwickelt die FineCell-Technologie und produziert CellOx Trockenzellulosepulver, das fossile Chemikalien in Branchen wie Schönheits- und Gesundheitsprodukte ersetzen kann. Die Mittel sollen für die Entwicklung eines Demo-Produktionswerks für die FineCell-Technologie verwendet werden, das aus Trockenholzzellstoff wertvolle Biomaterialien herstellen kann. FineCell plant, die Designphase bis Ende 2024 abzuschließen, mit größeren Tests ab 2025 und vollständiger kommerzieller Produktion ab 2027.Das Startup Lingrove hat in einer Series-B-Finanzierungsrunde 10 Millionen US-Dollar eingesammelt, angeführt von Lewis & Clark Agrifood und Diamond Edge Ventures. Lingrove entwickelt eine kohlenstoffnegative Alternative zu Laminaten, dünnen Schichten aus Holz und anderen Materialien, namens "ekoa". Diese besteht aus Flachsfasern und pflanzlichen Harzen, ist umweltfreundlich und weist eine hohe Steifigkeit, Langlebigkeit und Beständigkeit auf. Lingrove plant, mit dem frischen Kapital in den Bereich Autos und andere Innenflächen vorzudringen und hebt hervor, dass ihr Material nicht nur umweltfreundlicher ist, sondern auch die Luftqualität in Innenräumen positiv beeinflussen kann.Hier geht's zur Buchempfehlung "The future is faster than you think": https://www.simonandschuster.com/books/The-Future-Is-Faster-Than-You-Think/Peter-H-Diamandis/Exponential-Technology-Series/9781982109660Hier geht's zur Buchempfehlung "Growth Mindset": https://www.randomhousebooks.com/books/44330/

Hunderte Millionen Tonnen Plastik werden pro Jahr weltweit produziert und landen großenteils als Müll in Flüssen und Ozeanen. Dr. Anne Lamp und Johanna Baare wollen mit ihrer Firma traceless materials GmbH Kunststoffe künftig durch plastikfreie, ungiftige Biomaterialien aus Pflanzenresten ersetzen, die sich binnen Wochen natürlich zersetzen und spurlos verschwinden. Doch bis das traceless-Verfahren aus den wissenschaftlichen Kinderschuhen kam und ein kommerzielles, marktreifes Produkt daraus erwuchs, mussten die beiden Gründerinnen einige Rückschläge hinnehmen und vor allem den stark umkämpften Kunststoffmarkt kennenlernen.

Prof. Dr.-Ing. Andreas Blaeser leitet das neu gegründete Fachgebiet Biomedizinische Drucktechnologie (Fachbereich Maschinenbau) an der Technische Universität Darmstadt. Kern des Fachgebiets ist die Erforschung und Entwicklung von 3D-Biodrucksystemen (3D-Bioprinting). Im Fokus stehen die Modellierung und experimentelle Untersuchung unterschiedlicher Mechanismen und Phänomene für den Transport von Biomaterialien und deren Interaktion mit lebenden Zellen. Wir sprachen mit Andreas Blaeser über die vielfältigen Anwendungsmöglichkeiten von 3D-Biodrucksystemen und welche revolutionären Entwicklungen wir in den kommenden Jahren erwarten können: gedruckte kleinere Körperteile, personalisierte Medizin, Alternativen zu Tierversuchen und das "ausgedruckte" Schnitzel. Diese Technologie hat das Potenzial, gleich mehrere Branchen auf den Kopf zu stellen. Eine Sternstunde in fast 100 Episoden unseres Podcasts!

Interview mit Claire Gusko, Co-Founder von One.five In der Mittagsfolge sprechen wir heute mit Claire Gusko, Co-Founder von One.five, über die erfolgreich abgeschlossene Seed-Finanzierungsrunde in Höhe von 10,5 Millionen Euro. One.fıve erforscht, entwickelt und skaliert innovative Biomaterialien, wie beispielsweise faserbasierte Verpackungslösungen für Konsumgütermarken und Verpackungsunternehmen. Diese Lösungen werden innerhalb kürzester Zeit nachhaltig, leistungsfähig und kundenspezifisch entwickelt, sodass sie reibungslos in bestehende Wertschöpfungsketten integriert werden können. Nach Unternehmensangaben können die zirkulären Biomaterialien des Startups bis zu 76% weniger CO2-Emissionen verursachen. One.five wurde im Jahr 2020 von Martin Weber und Claire Gusko in Hamburg gegründet. Mittlerweile beschäftigt das Jungunternehmen 30 interdisziplinäre Fachkräfte. Das Startup ist Mitglied der branchenführenden Verpackungsallianzen 4evergreen und Verpackung mit Zukunft. Das interne Expertenteam des GreenTechs wird durch externe Forscherinnen und Forscher, sogenannte "Scientists in Residence“, von führenden Forschungseinrichtungen wie dem Fraunhofer IVV, dem VTT Technical Research Centre of Finland und dem Georgia Institute of Technology in Atlanta ergänzt. In einer Seed-Finanzierungsrunde hat das Hamburger Startup nun 10,5 Millionen Euro unter der Führung von Green Generation Fund, Planet A Ventures und Speedinvest eingesammelt. Der Green Generation Fund ist ein Impact Investor mit der zentralen Aufgabe, ein starkes Ökosystem für Startups aus den Bereichen FoodTech, Gesundheit und GreenTech zu schaffen. Durch Early Stage Investitionen in diese drei Schwerpunkte möchte Green Generation einen wichtigen Beitrag zu den UN-Zielen für nachhaltige Entwicklung leisten. Zu den weiteren Investoren gehören u.a. Climentum Capital, Revent und WEPA Ventures. Zukünftig sollen in Zusammenarbeit mit Develey und europäischen Verarbeitern nachhaltige Soßenverpackungen für europäische Schnellrestaurants pilotiert werden.

In der Rubrik “Investments & Exits” begrüßen wir heute Tina Dreimann, Co-Founder von better ventures. Tina hat die Finanzierungsrunde von one.five, Livin Farms und Carbonfuture kommentiert. Planet A Ventures, Speedinvest, Green Generation Fund, Climentum Capital, Revent und Wepa Ventures investieren 10,5 Millionen Euro in one.five. Das Startup aus Hamburg, das 2020 von Martin Weber und Claire Hae-Min Gusko gegründet wurde, erforscht, entwickelt und skaliert innovative Biomaterialien. Mit dem frischen Kapital planen die Gründer Martin Weber und Claire Hae-Min Gusko, das derzeit 35-köpfige Team bis Ende des Jahres auf etwa 45 Mitarbeiter wachsen zu lassen. Zudem soll ein Großteil des Geldes in die Forschung und Entwicklung neuer, innovativer Verpackungsmaterialien investiert werden. Livin Farms konnte eine Series-A-Finanzierungsrunde in Höhe von sechs Millionen Euro abschließen. Das Startup, gegründet von Katharina Unger, hat ein industrielles Verfahren für die Zucht von Insekten entwickelt, um Alternativen für eine nachhaltige Eiweißversorgung zu bieten. Für die Aufzucht werden Abfälle aus Lebensmittel- und Futtermittelfabriken verwendet. Die Runde wird vom deutschen Investor und Werfteigner Peter Lürßen angeführt. Zudem beteiligt sich auch der Hardware Accelerator HAX an der Finanzierungsrunde. Bereits in der Vergangenheit konnte das Startup für die Skalierung der Produktion eine 2,5 Millionen Euro hohe Förderung aus dem European Innovation Council (EIC) an Land ziehen. Carbonfuture, die digitale MRV-Plattform und der Marktplatz für hochwertige CO2-Zertifikate, hat in einer von den bestehenden Investoren, Carbon Removal Partners, Übermorgen Ventures und WiVenture, angeführten Finanzierungsrunde 5,5 Millionen Euro erhalten. Zu diesem Investorenkreis kommen noch 4impact capital und Sustainable Future Ventures. Die Runde wird es dem ClimateTech ermöglichen, seine Präsenz weiter auszubauen, v.a. auf dem US-Markt, um die wachsende Nachfrage von hochrangigen Kunden wie Microsoft, Swiss Re, Klarna und South Pole zu befriedigen. Unternehmen wie Microsoft, Swiss Re, Klarna und South Pole vertrauen beirets auf Carbonfuture. Infos der Werbepartner: DB Mindbox: Jetzt bei der DB MINDBOX bewerben & gemeinsam durchstarten! Weitere Informationen auf WWW.DBMINDBOX.COM

Spinnenseide, Muschelschalen, Haifischzahn und Lotusblatt: Werkstoffinspirationen aus der Natur. Der Physiker und Materialwissenschafter Peter Fratzl spricht diese Woche über Biomaterialien. (Er ist Direktor des Max Planck Institut für Kolloid- und Grenzflächenforschung in Potsdam.) 1. Wandelbare Eigenschaften 2. Teures Hirn auf schlauen Beinen 3. Natur ohne Räder 4. Zähne am Fließband 5. Wunderwerkstoff Collagen Biomaterialien sind Materialien "aus, für und durch die Natur". Es sind jene Werkstoffe, aus denen Pflanzen und Lebewesen bestehen: Holz, Gras, Wolle, Haare, Panzer – aus Zellulose, Chitin und Proteinen. Es sind aber auch jene Werkstoffe, aus denen zum Beispiel Prothesen - für Lebewesen - bestehen, Keramik, Gold oder Platin. Und es sind Materialien, die von der Natur inspiriert sind: Oberflächen von Schmetterlingen, die schillernde Farben haben, die Oberfläche des Lotusblattes, das Wasser perfekt abperlen lässt, die Zähnen von Tieren mit hohen mineralischen Anteilen. Die Natur passt sich auf dem Weg der Evolution an die Umweltbedingungen an, ist nie perfekt, sondern immer nur so gut wie nötig, damit bei Änderungen der Umweltbedingungen noch immer genug Eigenschaften vorhanden sind, die anders wo hin passen. Die Natur kann hervorragend mit limitierten Ressourcen auszukommen. Es gibt Biomaterialien, die zwar aus dem gleichen Material bestehen, aber durch ihre unterschiedliche Struktur ganz verschiedene Eigenschaften haben. Diese Materialien können aber auch Informationen verarbeiten. Sie leiten etwas Schwingungen gefiltert weiter, damit das Gehirn nicht überlastet wird, das sich sonst mit zu vielen - meist uninteressanten - Schwingungen beschäftigen müsste. Eine selektive Weiterleitung erfolgt durch die Wahl der passenden Materialien. Die falschen Schwingungen kommen gar nicht erst an. Es ist lohnend, die Zusammenhänge zwischen der Struktur und den physikalischen Eigenschaften von biologischen und bioinspirierten Verbundwerkstoffen zu erforschen, um selbst effizientere und bessere technologische Werkstücke herstellen zu können. Interviewpartner: Prof. Dr. Dr.h.c. Peter Fratzl Direktor des Max Planck Instituts für Kolloid- und Grenzflächenforschung Potsdam, Deutschland Link: https://www.mpikg.mpg.de/biomaterialen/direktor/peter-fratzl

Es ist lohnend, die Zusammenhänge zwischen der Struktur und den physikalischen Eigenschaften von biologischen und bioinspirierten Verbundwerkstoffen zu erforschen, um selbst effizientere und bessere technologische Werkstücke herstellen zu können.

Der Hai produziert "Zähne am Fließband": bricht ein Stück ab, wird der nachfolgende Teil nachgeschärft, außerdem wachsen wieder neue Zähne nach.

Holz und Spinnenseide sind Beispiele für Biomaterialien.

Die Natur passt sich auf dem Weg der Evolution an die Umweltbedingungen an, ist nie perfekt, sondern immer nur so gut wie nötig, damit bei Änderungen der Umweltbedingungen noch immer genug Eigenschaften vorhanden sind, die anderswo hinpassen. Die Natur kann hervorragend mit limitierten Ressourcen auskommen.

Biomaterialien sind Materialien aus, für und durch die Natur - wie zum Beispiel der "Klassiker": die Oberfläche des Lotusblattes, das Wasser perfekt abperlen lässt.

Prof. Dr. Andreas Lendlein im BB RADIO Mitternachtstalk Er ist Leiter des Instituts für Biomaterialforschung am Teltower Helmholtz-Institut. Sein Chemiestudium absolvierte er u.a. in Mainz, Zürich und den USA. Er forscht zusammen mit seinem Team an regenerativer Medizin und aktiven Biomaterialien, die künftig wichtige Funktionen des Körpers übernehmen können. Zum Beispiel forscht er an Kakteen und Kletterpflanzen des Regenwaldes, die als Vorbild dienen, um Kunststoffe herzustellen, die als künstliche Muskeln genutzt werden können. Mithilfe der Biomaterialforschung können Herzspezialisten 3D-Modelle von Patientenherzen drucken, um komplexe Eingriffe exakt planen und trainieren zu können. Auch defekte Herzklappen können mit kleinen, klammerförmigen Implantaten repariert werden, ohne die ganze Herzklappe ersetzen zu müssen. Wir sprechen über Knopflochchirurgie, Enzyme die Kunststoffe lösen können, um damit einen Teil unserer Umweltprobleme zu beheben, und über Zukunftsmusik wie flexible Ernteroboter, Kunststoffe zur Schädlingsbekämpfung, Häuser, die bei einer Flut weg wandern und Stühle, die ausweichen, damit man sich nicht stößt. Spannend und unterhaltsam zugleich. Hört unbedingt rein.

Privat liebt sie die Freiheit des Campings, beruflich brennt sie für die Implantatentwicklung – Prof. Dr. Svea Petersen ist Professorin für Chemie und Oberflächenmodifikation polymerer Biomaterialien, seit kurzem nicht mehr mit einer halben, sondern ganzen Professur. „Es ist perfekt“, sagt sie und das, obwohl ihre Bewerbung an der Hochschule vor fünf Jahren eigentlich nur eine Übungsaufgabe war. Im Podcast sprechen wir mit ihr außerdem darüber, warum Chemie im Alltag zwar uns alle betrifft, für die meisten aber erstmal abschreckend ist, warum wir eine Kunststoffkrise haben und das Thema trotzdem sexy und aktueller denn je ist, was wir von Kindern lernen können und wieso es verschenkte Zeit ist, eine Vorlesung nur zu konsumieren.

Heute kommen wir zum zweiten Teil über die Bundesgartenschau in Heilbronn und dem Gartengipfel 2019. Christine berichtet was sie dort gelernt hat über die neuesten Studien zu den Auswirkungen des städtischen Lebens auf die Gesundheit des Menschen sowie von ihren spannenden Entdeckungen im Material Labyrinth. Auf dieser Ausstellung wurden innovative Hitech-Biomaterialien und technologische Entwicklungen und Produkte mit Stoffen aus der Natur gezeigt. Es warten faszinierende Einblicke auf dich!Im Podcast erwähnt:Mazda Adli: 'Stress and the City: Warum Städte uns krank machen. Und warum sie trotzdem gut für uns sind' im ecoco Wiki:https://www.ecoco.bio/adli Christines Blogbeitrag zur Bundesgartenschau Heilbronn:https://tine-taufrisch.blogspot.com/2019/09/gartengipfel-2019-buga-heilbronn.html Beispiele innovativer Materialien:Barktex Bark Cloth: Baumrindenvlies aus Uganda:https://www.barktex.com/BioCouture: Flächentextilien aus Bakterienzellulose:http://www.haute-innovation.com/de/magazin/nachhaltigkeit/biocouture-bakterienzellulose.htmlConbou: Bambus für Leichtbaukonstruktionen z.B. Möbel:http://www.conbou.de/Creative Arq: ökologische Materialien für Wand-Designs:https://creativearq.com/pladec/decafé: Lampen und Accessoires aus Kaffeesatz:https://www.decafe.es/Full Grown: Bäume wachsen in Möbelform:https://fullgrown.co.uk/Kaffeeform: Kaffeetassen aus Kaffeesatz:https://www.kaffeeform.comNAT-2™ Fungi Line: Sneaker aus Pilzleder:https://nat-2.eu/nat-2-fungi-line/'Naturschutz' Fahrradhelm aus Flachs, biobasiertem Epoxidharz und Kork:https://www.design-to-business.de/magazin/ihk-designpreis-2017-fuer-nachhaltigen-fahrradhelm-naturschutz/Niko Alber: 'timber' Holzfahrrad mit innovativem Rahmenkonzept:https://issuu.com/nikoalber/docs/portfolio__18Nylonstrümpfe und Plastikflaschen aus Chicorée-Salat-Abfällen:https://www.uni-hohenheim.de/pressemitteilung?&tx_ttnews%5Btt_news%5D=30599Piñatex by Ananas Anam: Textilien aus Ananasblättern:https://www.ananas-anam.com/Shards: Fliesen aus Bauschutt:http://www.haute-innovation.com/de/magazin/nachhaltigkeit/shards-fliesen-aus-bauschutt.htmlVivobarefoot Barfuss-Schuhe: vegane Modelle aus Lederimitaten:https://www.vivobarefoot.com/WetGreen Olivenleder, ökologischer Ledergerbstoff und Gerbverfahren:http://wet-green.com/Folge 35 Gartengipfel 2019 Bundesgartenschau Heilbronn (Teil 1): Moderne städtische Lebensräume und Nachhaltigkeit:https://www.buzzsprout.com/267714/1269853-Support the show (https://www.ecoco.bio/podcast-support)

Was wäre, wenn wir unsere Köper schneller heilen lassen könnten und das ohne Narben, sowie Wolverine? TED Fellow Kaitlyn Sadtler arbeitet daran diesen Traum wahr werden zu lassen, indem sie neue Biomaterialien entwickelt, welche die Antwort unsern Immunsystems ändern können. In dieser kurzen Rede zeigt sie verschiedene Möglichkeiten, wie diese Produkte dem Köper helfen können zu regenerieren.

Themen heute:    Immer mehr Biomaterialien im Auto       Bei der Konzeption und Produktion von Autos sind innovative Lösungen, die modernen Mobilitätsbedürfnissen entsprechen, genauso gefragt wie Solche, die den Anforderungen des Umweltschutzes gerecht werden. Aus diesem Grund konzentriert sich Faurecia, eines der führenden Technologieunternehmen in der Automobilbranche, seit langem auf die Entwicklung von alternativen Materialien und treibt Leichtbaulösungen voran.   Bestes Bespiel: NAFILean™ (Natural Fibres for Lean Injected Design), das Autos bereits seit zehn Jahren leichter und damit umweltfreundlicher macht. Denn wenn es darum geht, die Emissionen von Fahrzeugen zu senken, ist das Gewicht ein entscheidender Faktor. Eine Verringerung des Fahrzeuggewichts um 10 kg reicht aus, um die CO2-Emissionen um 1 Gramm pro Kilometer zu senken. Speziell bei der Serienproduktion des Elektro-SUV von Byton ist dies hilfreich. Denn die Einsparung von einem Kilogramm Gewicht trägt zu einer erhöhten Batterieautonomie bei. Faurecia nutzt NAFILean™ für die Herstellung von strukturellen Kraftfahrzeugteilen wie Armaturenbretter, Türverkleidungen und Mittelkonsolen, die anschließend mit Leder- oder Stoffpolsterungen überzogen werden. Das Spritgussmaterial auf Naturfaserbasis kombiniert natürliche Hanffasern mit Polypropylenharz und ermöglicht die Herstellung komplexer Formen und Strukturen bei gleichzeitiger Gewichtsreduzierung. Ein weiterer Aspekt: NAFILean™ basiert auf Hanf, das als umweltfreundliches Non-Food-Getreide weder Pestizide noch Dünger oder Bewässerung erfordert. Zudem verbraucht der Hanfanbau geringe Wassermengen und nährt den Boden auch für andere Folgekulturen.  Neben den automobilen Biomaterialien sind auch andere Teile der Hanfpflanze die Quelle für Nebenprodukte. So werden diese unter anderem für Gebäudedämmung und Speiseöle verwendet. Auch die Landnutzung ist beim Hanfanbau kein Problem: Alle Automobilhersteller in Europa könnten auf nur 5.000 Hektar Land beliefert werden. Dank der Kombination aus Gewichtsreduzierung, erneuerbaren Naturfasern und recycelbaren thermoplastischen Materialien können die Umweltauswirkungen von Automobilen, unabhängig von Motorisierung und Antrieb, deutlich reduziert werden. Mit Blick auf die Zukunft arbeiten Faurecia-Teams bereits an neuen Generationen von NAFILean™ sowie an der Erhöhung des Anteils von Biomaterialien in Verbundwerkstoffen. Dazu gehören Bio-Harze zusammen mit Naturfaserverstärkungen, ein zu 100 % petrofreies Material, das bereits für die zukünftige Industrialisierung zur Verfügung steht.   Diesen Beitrag können Sie nachhören oder downloaden unter:

Nitrat im Grundwasser - Muss Deutschland Strafe zahlen? / Kleidung aus dem Labor? - Mode aus Biomaterialien / Unter Wipfeln - Was wir vom Wald lernen können.

Schwerpunkt: Peter Fratzl vom Max-Planck-Institut für Kolloid- und Grenzflächenforschung in Potsdam über neue Materialien nach dem Vorbild der Natur || Genaueste Zeitmessung eines Quantensprungs | Planeten beeinflussen Struktur der protoplanetaren Scheibe | Eisschmelze in der Arktis abgeschätzt

Tissue Engineering (TE) ist ein neuer therapeutischer Ansatz, um dem Mangel an Spenderorganen oder -geweben gerecht zu werden. Er zielt darauf ab, Ersatzorgane herzustellen, um die Organfunktion des Empfängers zu verbessern oder zu ersetzen. Die drei Grundprinzipien des TE beinhalten die Nutzung von: 1) isolierten Zellen oder Zellersatz, 2) Signalmolekülen wie Wachstumsfaktoren, die die Zellproliferation fördern und 3) Matrices, das heißt natürlichen oder synthetischen Trägermaterialien. Durch die Nutzung von Biomaterialien als Trägermaterial können autologe zellbasierte Transplantate stabilisiert werden und damit ein strapazierfähiges künstliches Organ in vitro hergestellt werden. Mit dieser Untersuchung sollte die Tauglichkeit eines zellbesiedelten kollagenbasierten Gerüsts (collagen cell carrier - CCC) geprüft werden, Harnröhrenläsionen insbesondere Harnröhrenstrikturen als innovatives Therapiekonzept zu beheben. Dazu wurde die Viabilität und Proliferation humaner und porciner Urothelzellen ebenso wie deren Adhärenz auf dem neuen Zellträger untersucht. In vivo wurde die Biokompatibilität durch ektopische Transplantation im Nacktrattenmodell getestet und abschließend wurden zellbesiedelte Kollagenmatrices nach Induktion einer Harnröhrenstriktur in die Harnröhre von Minipigs eingesetzt. Sowohl die in vitro als auch die in vivo Daten belegten die exzellente Tauglichkeit von CCC als Trägermatrix zur Konstruktion artifizieller autologer Urotheltransplantate. Wurde eine große Anzahl an Zellen verwendet, so waren die metabolische Aktivität und Proliferation als auch die Adhärenz auf CCC vergleichbar mit der bei Aussaat auf Plastik. Das Nacktrattenmodell und das Minipigmodell wiesen die Biokompatibilität, die Integration und die Degradation der Zell-Matrix-Konstrukte in vivo nach. Damit sind die Ergebnisse dieser Studie von größter Bedeutung für die zukünftigen Therapiemöglichkeiten von Harnröhrenstrikturen und legen den Grundstein für die potentielle klinische Anwendung.

Sat, 30 Jul 2011 12:00:00 +0100 https://edoc.ub.uni-muenchen.de/13518/ https://edoc.ub.uni-muenchen.de/13518/1/Halfmann_Ute.pdf Halfmann, Ute Maria Berta ddc:590, ddc:500, Tierärztliche Fa

In verschiedenen tierexperimentellen Studien wurde die Knochenneubildung aus be-siedelten Biomaterialien sowohl im heterotopen als auch orthotopen Lager unter-sucht. Die erzielten Ergebnisse waren dabei maßgeblich von den verwendeten Zel-len, der Leitschienenart und den Kultivierungsbedingungen in vitro abhängig. Ziel dieser Studie war es daher, den Einfluss der in vitro Kultivierung von Zell-Matrix Kon-strukten auf deren Integration und die Knochenneubildung in vivo zu untersuchen. Klinisch zugelassene Leitschienen (Tutubone, h=3mm, d=9mm) wurden mit huma-nen mesenchymalen Stammzellen besiedelt und danach statisch (12 Stunden oder 14 Tage) oder dynamisch (14 Tage) unter kontinuierlichem Medienfluss kultiviert. Die Kontrollleitschienen blieben unbesiedelt und wurden analog den 12 Stunden statisch kultivierten Leitschienen behandelt. Danach wurden die Konstrukte in athyme Nacktmäuse subkutan paravertebral implantiert. Nach 2 und 12 Wochen in vivo er-folgte die histologische bzw. immunohistochemische Auswertung der Konstrukte. Unabhängig von der Kultivierungsart und -dauer konnte bereits nach 2 Wochen ein Einwachsen des umliegenden Gewebes in die Konstrukte mit einer begleitenden Entzündungsreaktion beobachtet werden. In der weiteren Untersuchungsperiode wurden die signifikante Abnahme der Entzündungsreaktion sowie eine Zunahme von Blutgefäßen und multinuklearen Riesenzellen festgestellt. Zusätzlich konnten Fettzel-len überwiegend in den statisch besiedelten Konstrukten nachgewiesen werden. Die Knochenneubildung in den implantierten Konstrukten wurde nicht beobachtet. Immu-nohistochemisch konnten die hMSC mit Hilfe von HLA-1-Antikörpern nur in besiedel-ten Leitschienen nach 2 und 12 Wochen Implantationsdauer detektiert werden. Es konnte eine gute Integration der Leitschienen in das umliegende Gewebe sowie ein Überleben der implantierten Zellen über einen Untersuchungszeitraum von 12 Wochen nachgewiesen werden, wobei keine signifikante Unterschiede zwischen den einzelnen Kultivierungsformen beobachtet wurden. Das Auftreten von Fettzellen ist möglicherweise auf eine adipogene Differenzierung der implantierten Zellen zurück-zuführen.

Die Behandlung zerstörter Gewebe- und Organstrukturen nach akuten Verletzungen oder chronischen Krankheitsverläufen hat sich zu einer enormen Belastung für das heutige Gesundheitswesen entwickelt. Neue Konzepte der Geweberekonstruktion durch Tissue Engineering führten in den letzten Jahren zu einer erheblichen Verbesserung der Behandlungsmöglichkeiten. Die vorliegende Arbeit beschreibt die Entwicklung und Charakterisierung einer genaktivierten Fibrinmatrix zur lokalen Expression des Wachstumsfaktors epidermal growth factor (EGF). Das Konzept beinhaltet die gemeinsame Applikation autologer Keratinozyten und nicht-viraler Genvektoren mit PEI in Form einer injizierbaren Fibrinkleberzubereitung. Durch Variationen von PEI-Struktur, N/P-Ratio und dem Zusatz des abschirmenden Hüllpolymers P6YE5C wurde das Transfektionsverhalten unterschiedlicher Genvektorformulierungen in der Fibrinmatrix untersucht. Durch den Einsatz von fluoreszenzmarkierten Genvektoren wurde der Transfektionsverlauf innerhalb der Matrix visualisiert und dokumentiert. Größere Mengen ungeschützter Genvektoren führten in Fibrin trotz ihres toxischen Potentials zu hohen Genexpressionen. Ein protektiver Effekt durch den Zusatz des schützenden Hüllpolymers P6YE5C schien in Fibrin als nicht zwingend notwendig. Daraufhin wurde ein möglicher Einfluss der Fibrinmatrix auf Genvektorformulierungen untersucht. Erste Vorversuche in Zellkultur zeigten eine Steigerung des Transfektionspotentials nicht-viraler Genvektoren mit PEI nach Vorinkubation mit einer Fibrinogen-Lösung. Aus der Perspektive einer kommerziellen Anwendung heraus wurde ein lagerungsfähiges Lyophilisat aus genaktiviertem Fibrinogen entwickelt, das zum Versuchszeitpunkt als Fibrinklebervorstufe mit Wasser rehydratisiert und gemeinsam mit Thrombin zur Herstellung der genaktivierten Fibrinmatrix eingesetzt werden konnte. Der Einsatz des schützenden Hüllpolymers P6YE5C hatte dabei einen entscheidenden Einfluss auf die unmittelbare Verfügbarkeit der eingesetzten Genvektoren. Für die Regeneration von Knochenbrüchen bleibt dagegen der Einsatz medizinischer Implantate von entscheidender Bedeutung. In der vorliegenden Arbeit wird in einem weiteren Ansatz die Entwicklung und Charakterisierung genaktivierter Polymerfilme aus PDLLA und PLGA zur Beschichtung medizinischer Implantate beschrieben. Die neue Grenzfläche zwischen Implantat und Knochenstruktur soll zur lokalen Transfektion und Expression therapeutischer Gene dienen. Dafür wurden nicht-virale Genvektoren lyophilisiert und als Dispersion in organischen Lösungen der Polymere PDLLA und PLGA auf resistente Oberflächen aufgetragen und getrocknet. Die Besiedelung der verbliebenen Polymerfilme mit Zellen führte über den direkten Kontakt mit genaktivierten Polymerstrukturen zur Expression des eingesetzten Gens. Durch Variation von Polymer- und Genvektormenge wurde anhand der gemessenen Genexpressionen sowie der metabolischen Aktivität transfizierter Zellen das System optimiert. Die Bestimmung der Transfektionseffizienz sowie des Freisetzungsverhaltens formulierter Genvektoren diente zur Charakterisierung der genaktivierten Polymeroberflächen aus PDLLA und PLGA. Trotz struktureller Ähnlichkeiten der eingesetzten Filmbildner zeigte sich das Freisetzungsverhalten aus PDLLA gegenüber PLGA abhängig der eingesetzten Polymer- und Genvektormengen. Das Beschichtungsprinzip konnte ebenfalls für die Aktivierung von Folien aus Aluminiumlegierung eingesetzt werden und führte zur Expression des therapeutischen Gens bone morphogenic protein-2 (BMP-2). Die Verwendung von Poly-[Tyrosincarbonaten] als strukturelle Alternative zu PDLLA bzw. PLGA führte zu keiner Genexpression. Hohe medizinische Anforderungen und individuelle Interaktionen einzelner Matrixkomponenten machen genaktivierter Biomaterialien zu komplexen Applikationsformen der regenerativen Medizin. Kleinste Veränderungen im komplexen Verbund aus Matrixstrukturen, Genvektoren und Zielzellen können drastische Effekte im Gesamtsystem verursachen. Abhängig von Indikation und Materialeigenschaften müssen die Formulierungen individuell angepasst und optimiert werden. Wird dieser Arbeitsaufwand investiert, bietet der Einsatz genaktivierter Biomaterialien gegenüber herkömmlichen Behandlungsformen großes therapeutisches Potential.

Knochenaufbau mittels Biomaterialien und Transplantaten gehört zur Standardmethodologie in vielen chirurgischen Fachgebieten. Dampfsterilisiertes Knochenmaterial zeigt, trotz Attraktivität der Entkeimungsmethode überwiegend ein Verknöcherungsversagen bei stark verminderter Steifigkeit. Es wurde in dieser dreigeteilten Studie ein neues Knochentransplantatmaterial untersucht, Powerpore® duro, welches seine Steifigkeit bei einer Dampfsterilisierung nicht verliert,. Das Material zeigte eine primäre Osseointegration und eine lamelläre Knochenneubildung. In einer geschlossenen Tierversuchsstudie an 17 Kanninchen wurde am Patellagleitlagermodell das Einwachsverhalten des neuen Materials untersucht. Nicht entkalkte Knochenhistologien zeigen nach 30 (n=5) und 100 (n=12) Tagen eine regelrechte Osseointegration in allen untersuchten Proben. Hierbei waren die allogenen Powerpore® duro Transplantate im Vergleich zur allogenen, unbehandelten Kontrollgruppe (frischer Knochen) adäquat im Hinblick auf Einwuchstiefe, Resorption und Remodelling. Die Technologie ist eine Möglichkeit, Knochenmaterial einfach und kostengünstig zu sterilisieren, und bietet eine alternative Möglichkeit zum Führen einer Knochenbank.