Kaiserslauterer Arbeitsgruppe der ODPfalz auf der HANNOVER MESSE 2023
Mit Hilfe von mechanischen Bewegungen eine künstliche Darmwand aus Muskelzellen und Nervengewebe züchten – so lautet das Ziel des Forschungsprojekts „TELMa“ an der Hochschule Kaiserslautern. Prof. Dr. Sven Urschel präsentierte mit seinem Team bei der diesjährigen HANNOVER MESSE, wie gezüchtetes Gewebe Tierversuche ersetzt.
“Wir freuen uns, unsere bisherigen Forschungsergebnisse auf der HANNOVER MESSE 2023 präsentieren zu können. Der Transfer und Austausch von Wissen zwischen Wissenschaft und Wirtschaft kann hier bestens umgesetzt und die Vielfalt unseres Forschungs- und Innovationsstandorts sichtbar gemacht werden.”
Prof. Dr.-Ing. Sven Urschel, Arbeitsgruppenleiter TELMa, Professor im Lehrgebiet Elektrotechnische Systeme der Mechatronik an der Hochschule Kaiserslautern
Über das Projekt
Tierversuche sind oft unverzichtbar, wenn es um medizinische Forschung geht. Wäre es möglich funktionsfähige Organe im Labor zu züchten, könnte man Tests an Lebewesen deutlich reduzieren oder sogar vermeiden. Diesen Ansatz verfolgt das Projekt „Tissue Engineering mit dreidimensionaler elektrischer und magnetischer Stimulation“ der Hochschule Kaiserslautern. Dafür erhalten die Forschenden Fördergelder von der Carl-Zeiss-Stiftung. Insgesamt neun Arbeitsgruppen sind an dem stark interdisziplinären Projekt beteiligt.
Zur künstlichen Herstellung biologischer Gewebe füllen die Forschenden ein Hydrogel (ein Gelatine-ähnliches Produkt) mit lebenden Zellen in einen Container von wenigen Millimetern Größe. Die eingesetzten Nerven- und Muskelzellen sollen mit mechanischen Bewegungen stimuliert werden und zu einer funktionsfähigen Gewebeeinheit zusammenwachsen. Elektrische und magnetische Felder steuern das Wachstum und die Ausrichtung der Zellen. Am Ende soll ein funktionsfähiges Stück Darm entstehen.
Ein Soft-Aktor entsteht
Um diesen Prozess umzusetzen, entwickelte die Kaiserslauterer Arbeitsgruppe „Elektrotechnische Systeme der Mechatronik“ einen Soft-Aktor, den sie als Exponat auf der HM23 präsentierten. Dieser richtet Zellen durch gezielte magnetomechanische Stimulation aus. Der Soft-Aktor besteht aus einer Steuerplatine, einem elektromagnetischen Kreis und einem mittig eingesetzten, Kollagenhydrogel, das an den Rändern mit magnetischem Pulver versehenen ist. In der Mitte des Gels werden die Zellen eingebracht, die zusammenwachsen sollen. In ersten Versuchsreihen konnten vielversprechende Ergebnisse erzielt werden. So ließ sich eine signifikante Ausrichtung von Muskelzellen gegenüber einer Kontrollgruppe ohne Stimulation nachweisen. Die Versuche werden nun unter Variation von Stimulation und Zellart fortgesetzt.
Wie sich im Projektverlauf zeigte, kann der neu entwickelte Soft-Aktor auch zur Lösung anderer Aufgabenstellungen genutzt werden. So erlaubt er in der Analytik – in Kombination mit entwickelten Bildverarbeitungsalgorithmen – die non-invasive Bestimmung spezifischer Kenngrößen, wie etwa dem Elastizitätsmodul von Kollagenhydrogelen. „Wir werden das Prinzip des Aktors aber noch weiter nutzen“, sagt Prof. Dr.-Ing. Sven Urschel, „und bauen als nächstes eine peristaltische mikrofluidische Pumpe.“
Die Hannover Messe ist eine der größten Industriemessen der Welt und findet jährlich statt. Die Veranstaltung bietet eine Bandbreite an Produkten & Dienstleistungen aus dem Industriesektor, einschließlich Automatisierung, Robotik und Energietechnologien sowie neuste Forschungs- und Entwicklungsergebnisse.
Sie fand dieses Jahr vom 17.-21.04. statt und stand unter dem Motto “Industrial Transformation”, das die Bedeutung von Digitalisierung und Nachhaltigkeit im Industriesektor unterstreicht.
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