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Dr. Martin Stelzle

BioMEMS/Sensorik

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Schematische Darstellung der Blut-Hirn-Schranke mit Medikamenten, die mittels geeigneter Verkapselung in Nanopartikeln über die Schranke in das ZNS transportiert werden. Schematic depiction of the blood-brain-barrier showing drugs enabled to permeate the barrier towards the central nerve system by means of a suitable encapsulation within nanoparticles.

Schematische Darstellung der Blut-Hirn-Schranke mit Medikamenten, die mittels geeigneter Verkapselung in Nanopartikeln über die Schranke in das ZNS transportiert werden. Schematic depiction of the blood-brain-barrier showing drugs enabled to permeate the barrier towards the central nerve system by means of a suitable encapsulation within nanoparticles.

Schematische Darstellung des trans-BBbarrier Mikrosystems mit Mikrokanälen, in denen eine poröse Wand und ein System von Elektroden die aktive Assemblierung von Zellen zur Ausformung der in vitro Blut-Hirnschranke ermöglicht. Nach der Assemblierung werden Nähr- und Wirkstoffe eingespült und die Permeation von Wirkstoffen kann unter für die Zellen in vivo - ähnlichen Bedingung untersucht werden.

Schematic depiction of the trans-BBbarrier microsystem comprising microchannels with a porous wall and a system of electrodes to actively assemble cells to form the in vitro blood-brain barrier. Following the assembly of cells drugs and nutrients are supplied by perfusion through the microchannels. The permeation of drugs or nanoparticles can now be tested under - for the cells - in vivo like conditions.

Schematische Darstellung des trans-BBbarrier Mikrosystems mit Mikrokanälen, in denen eine poröse Wand und ein System von Elektroden die aktive Assemblierung von Zellen zur Ausformung der in vitro Blut-Hirnschranke ermöglicht. Nach der Assemblierung werden Nähr- und Wirkstoffe eingespült und die Permeation von Wirkstoffen kann unter für die Zellen in vivo - ähnlichen Bedingung untersucht werden. Schematic depiction of the trans-BBbarrier microsystem comprising microchannels with a porous wall and a system of electrodes to actively assemble cells to form the in vitro blood-brain barrier. Following the assembly of cells drugs and nutrients are supplied by perfusion through the microchannels. The permeation of drugs or nanoparticles can now be tested under - for the cells - in vivo like conditions.

Perfundierbares in vitro Modell der Blut-Hirn-Schranke

Ein neues Werkzeug in der Entwicklung von ZNS-Wirkstoffen und für Toxizitäts-Untersuchungen

Projektname: trans-BBBarrier
Perfundierbares in vitro Modell der Blut-Hirn-Schranke
Projektleiter: Dr. Martin Stelzle
Geldgeber: BMBF
Projektträger: VDI/VDE/IT
FKZ: 16SV5952
Laufzeit von: 01.08.2012
Laufzeit bis: 31.01.2015

Um die Entwicklung besserer Medikamente, zur Behandlung von Erkrankungen des Zentralen Nervensystems, möglich zu machen, wird im trans-BBbarrier Projekt ein neuartiges Modell der Blut-Hirn-Schranke entwickelt, welches die Situation im menschlichen Körper besser nachbildet, als bisher verfügbare Modelle.

Beschreibung

Bei der Entwicklung neuer Medikamente gegen Erkrankungen im Zentralen Nervensystem, wie z.B. Epilepsie oder Alzheimer, ist die größte Hürde oft die Aufnahme dieser Wirkstoffe in das Gehirn zu realisieren. Um in das Zentrale Nevensystem zu gelangen, müssen Wirkstoffe aus dem Blut über die Blut-Hirn-Schranke transportiert werden. Die Blut-Hirn-Schranke ist jedoch für viele Moleküle undurchdringbar. Um Wirkstoffe dennoch ins Gehirn zu transportieren müssen Transporthilfen für den Übertritt über die Blut-Hirn-Schranke entwickelt werden. Vielversprechende Möglichkeiten sind zum Beispiel eine Verkapselung der Wirkstoffe oder die Anbindung an Nanopartikel.
Das größte Problem bei der Entwicklung solcher Transporthilfen ist, dass es keine geeigneten Modelle gibt, um die Wirksamkeit der Methoden zu prüfen.
In Tierversuchen ist es meist schwierig, die geringen Konzentrationen der Stoffe im Gewebe nachzuweisen. Zellkulturen sind wiederum der tatsächlichen Situation im Menschen nicht ähnlich genug, da die Zellen außerhalb ihrer natürlichen Umgebung wichtige Funktionen verlieren.
Um dieses Problem zu lösen, wird im trans-BBbarrier Projekt ein neues Zellkultur-Modell der Blut-Hirn-Schranke mit verbesserter Zellfunktion entwickelt.
Mit Hilfe der Mikrotechnik ist es möglich die natürliche Zellumgebung des Körpers in einem Mikrosystem nachzubilden. In einem Mikrofluidikchip werden dafür Zellen über elektrische und fluidische Kräfte in ihrer natürlichen Gewebestruktur angeordnet. Über Mikrokanäle werden die Zellen mit Nährmedium versorgt und so der Blutfluss der Körpers imitiert. Durch die Simulation einer natürlichen Umgebung sollen die natürliche Funktion der Zellen stabilisiert und erhalten werden.
Tests von Wirkstoffen und diesem Modell werden dadurch eine besonders gut mit der Situation im Menschen vergleich bar sein. Dadurch wird das trans-BBbarrier System einen wertvollen Beitrag zu der Entwicklung neuer Medikamente und Therapieformen für Erkrankungen des Zentralen Nervensystems leisten.

Projektpartner

  • Across Barriers GmbH, Science Park 1, 66123 Saarbrücken
  • CAN GmbH, Grindelallee 117, 20146 Hamburg
  • microfluidic ChipShop GmbH, Carl-Zeiss Promenade 10, 07745 Jena
  • Universität Heidelberg, Institut für Pharmazie und Molekulare Biotechnologie, Prof. Dr. Gert Fricker

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