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Dr. Thomas Joos

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Forschungscampus BioMedtech und Nanoanalytikzentrum

Forschungscampus BioMedtech und Nanoanalytikzentrum

Leuchtturmprojekt Forschungscampus BioMedTech

Zusammenarbeit von Wissenschaft und Wirtschaft an der Schnittstelle von Bio- und Materialwissenschaften.

Projektleiter: Dr. Thomas Joos
Geldgeber: EFRE (50%) / Land (WM - 20%)
FKZ: 712879
Laufzeit von: 01.07.2016
Laufzeit bis: 31.12.2020

Entwicklung eines grundlegenden Verständnisses von Immunreaktionen auf Materialien, Materialoberflächen und Werkstoffformen.

Beschreibung

Projektziel

Implantate und andere Medizinprodukte treten augenblicklich mit dem Immunsystem in Wechselwirkung. Die Frage, ob es dabei zu pro- oder anti-inflammatorischen Reaktionen kommt, hängt offensichtlich von den Material- und Oberflächeneigenschaften der Biomaterialien ab. Das grundsätzliche Verständnis der materialbedingten Immunreaktionen könnte ein noch besseres rationales Design zukünftiger Medizinprodukte ermöglichen.

Projektstruktur

Die Technologieförderung Reutlingen-Tübingen (TF R-T) GmbH und das NMI errichten im Rahmen einer öffentlich-privaten Partnerschaft einen Forschungscampus (flying labs), in dem das interdisziplinäre Forschungsthema bearbeitet wird. Der Stand der Technik sowie ausgewählte Biomaterialien und Materialstrukturen stellen den Ausgangspunkt der vergleichenden Analysen dar. Analysen erfolgen materialtechnisch und biologisch. Daten der physikochemischen und immunologischen Charakterisierungen werden systematisch miteinander korreliert. Die Vision ist, immunologische Reaktivitäten von diverser Werkstoffen, Materialoberflächen und -Strukturen besser als bisher möglich vorherzusagen. Angestrebt wird ferner patientenspezifische Reaktionen auf Biomaterialien besser zu verstehen.

Projektpartner

Acht NMI Arbeitsgruppen, drei regionale KMUs und vier Universitätsgruppen realisieren das Projekt. Begleitet werden sie von einem industriellen Lenkungskreis von 20 Medizinprodukte Unternehmen.

Analysemethoden

Materialproben werden materialtechnisch / physikochemisch und immunologisch charakterisiert.

Materialtechnische / physikochemische Analysemethoden sind a) Konfokale Mikroskopie (ConScan) um die Materialoberflächen topographisch zu erfassen, b) X-ray Photoelektronen Spektroskopie (XPS) um die chemische Zusammensetzung im Bereich der Oberflächen zu bestimmen und c) Kontaktwinkelmessung (Benetzbarkeit), da die Material Hydrophilie/Hydrophobie entscheidenden Einfluss auf die Absorption von Proteinen und die Adhärenz von Zellen ausüben.

Immunologische Untersuchungen beruhen auf drei in vitro-Systemen mit steigender Komplexität / abnehmender Praktikabilität. a) Mit der Makrophagenmonokultur (humane Zelllinie) ist ein zentraler Immunzelltyp ausgewählt. b) Die humane Leukozytenmischkultur wird aus Blut isoliert, beinhaltet viele sich gegenseitig regulierende Immunzelltypen und erlaubt Langzeitkulturen. c) Die Vollblutkultur beinhaltet alle Immunkomponenten des Blutes, ist allerdings nur über zwei Tage einsetzbar.

Nach Kultivierung der Zellen mit Biomaterialtestkörpern werden die Immunantworten mit Hilfe von Fluoreszenzverfahren gemessen: 1) freigesetzte Botenstoffe (bis zu 30 verschiedene Proteine, v.a. Zytokine/Chemokine) mit Hilfe der multiplexen Luminex oder ggf. der ultrasensitiven Simoa Technologie und 2) Veränderungen der Zellen selbst mit Hilfe der FACS Durchflusszytometrie.


Projektpartner

  • CeGaT GmbH, Tübingen
  • Eberhard Karls Universität Tübingen
  • Hochschule Reutlingen
  • Hot Screen GmbH, Reutlingen
  • Mediagnost Gesellschaft für Forschung und Herstellung von Diagnostika GmbH, Reutlingen
  • Universitätsklinikum Tübingen

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