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Arbeitskreis Blume - Biomedizintechnik und Regenerative Medizin

Forschungsschwerpunkte

Labeling und Konditionierung von mesenchymalen Stammzellen für das Tissue Engineering

Bioreaktorentwickung

Biotesting

Kurzbeschreibung

Der Arbeitskreis Blume ist als Modul im Landesexzellenzcluster „Biofabrication for NIFE“ angesiedelt. Er widmet sich dem „Biotesting“ von Materialien und Substanzen für die Anwendung in intelligenten Implantaten. Konkret wurde hier eine Vielfalt von zellbiologischen Tests und Zellvitalitätstests aufgebaut, um die Biokompatibilität in Bezug auf humane Zellen zu evaluieren. Die Testung vollzieht sich auf wissenschaftlicher, nicht klinisch-zertifizierter Ebene und umfasst Viabilitätstests wie den MTT-Test oder den Cell-Titer-Blue-Test, morphologische Tests (auf Nekrose: Calcein-Färbung – alternativ: Raster-Elektronen-Mikroskopie, auf Apoptose: Caspase 3,7-Test), auf Senescence (den ß-Galaktosidase-Test), auf Toxizität (MTT, LDH-Test – alternative LDH + BCA-Test) auf Proliferation: den BrdU-Test , z. B. Bestimmung der IC 50 % als Standard, auf DNA-Schädigung (Comet- Test). Während Vortestungen an murinen Zelllinien (NIH-3T3) erfolgen, sind im Weiteren humane Zelllinien wie Hep2G2 oder A549 im Einsatz. Auch das sekretorische Milieu der getesteten Zellen kann unter Einfluss der Materialien qualitativ untersucht werden. Neben DNA-Arrays für Transcriptomics wurde auch eine Methode für das Proteomics aufgebaut (Megapix Biorad). Je nach der Art der zu testenden Materialien werden die standardisierten Versuchsansätze angepasst oder weiterentwickelt. Ein weiteres Zell-„Tool“ sind aus menschlichem Fettgewebe isolierte mesenchymale Stammzellen, die als Testzellen im 2D- oder 3D-Maßstab sehr gut für das „Biotesting“ geeignet sind.

Im Bereich Medizintechnik liegt der Schwerpunkt auf der Entwicklung von technischen Voraussetzungen für die Zellkultivierung für das „Tissue Engineering“. Ein wesentlicher Teil der erfolgreichen Gewebezüchtung liegt in der Auswahl, Konditionierung und Regulierbarkeit geeigneter Bioreaktoren. Für ein konkretes „Tissue Engineered Product“, der Entwicklung von bioartefiziellen Gefäß-Prothesen für den Einsatz im gefäßerkrankten Patienten werden daher derzeit Sensortechniken und Möglichkeiten der berührungslosen Qualitätskontrolle im Reaktor entwickelt. Der Reaktor soll möglichst Konditionen bieten, die den physiologischen Differenzierungsfaktoren von humanen Stammzellen im fetalen Kreislauf nahe kommen. Im Bereich Regenerative Medizin werden dafür zellbiologische Grundlagen der Differenzierung anhand von mesenchymalen Stammzellen aus unterschiedlicher Zellquelle (Fettgewebe, Knochenmark) erforscht und weiterentwickelt.

Viele Arbeiten werden in enger Kooperation mit klinischen Forschergruppen an der MHH sowie mit Industriepartnern durchgeführt.