„Auf dem Weg zur künst­li­chen Pro­duk­ti­on von Herz­ge­we­be“: Bay­reu­ther For­schungs­ar­bei­ten im Deut­schen Muse­um Nürnberg

Im kürz­lich eröff­ne­ten Deut­schen Muse­um Nürn­berg bie­tet die Uni­ver­si­tät Bay­reuth Ein­blicke in ihre Kom­pe­ten­zen auf dem Gebiet der Bio­fa­bri­ka­ti­on unter Ein­be­zie­hung ein­zig­ar­ti­ger Mate­ria­li­en, bei­spiels­wei­se der Spin­nen­sei­de. For­schungs­ar­bei­ten unter der Lei­tung von Prof. Dr. Tho­mas Schei­bel am Lehr­stuhl Bio­ma­te­ria­li­en kom­bi­nie­ren natür­li­che Wachs­tums­pro­zes­se und tech­ni­sche Syste­me mit dem Ziel, zer­stör­tes Gewe­be in Orga­nen, Haut, Ner­ven oder Seh­nen gezielt wie­der­auf­zu­bau­en. Im Aus­stel­lungs­be­reich „Kör­per & Geist“ ist daher in einem der Expo­na­te ein Bio­re­ak­tor vom Lehr­stuhl Bio­ma­te­ria­li­en zu sehen, der die Züch­tung von Herz­mus­kel­ge­we­be simuliert.

Für die Rege­ne­ra­ti­on von natür­li­chem Gewe­be set­zen die Bay­reu­ther Forscher*innen Bio­tin­te ein, mit der im 3D-Druck gewe­be­ar­ti­ge Struk­tu­ren gedruckt wer­den kön­nen. Die­se bestehen aus zwei Kom­po­nen­ten: einem welt­weit ein­zig­ar­ti­gen Gerüst („scaf­fold“) aus bio­tech­no­lo­gisch her­ge­stell­ten Spin­nen­sei­den­pro­te­inen und ein­ge­kap­sel­ten leben­den Zel­len. Die­se sind imstan­de, sich ent­lang der Gerüst­struk­tu­ren zu ver­meh­ren, sodass all­mäh­lich ein neu­es funk­ti­ons­fä­hi­ges Gewe­be entsteht.

In Koope­ra­ti­on mit einem For­schungs­team an der FAU Erlan­gen-Nürn­berg unter der Lei­tung von Prof. Dr. Felix Engel arbei­ten die Bay­reu­ther Wissenschaftler*innen zur­zeit an der Mög­lich­keit, funk­ti­ons­fä­hi­ges Herz­ge­we­be im 3D-Druck her­zu­stel­len. Ein 3D-Drucker, der die dafür nöti­gen Gerüst­struk­tu­ren pro­du­ziert, zählt daher eben­falls zu den Expo­na­ten. Das künst­lich her­ge­stell­te Gewe­be soll eines Tages in der kli­ni­schen Medi­zin unter ande­rem dazu die­nen, den krank­heits­be­ding­ten Ver­lust von Herz­mus­kel­zel­len aus­zu­glei­chen. Nach dem­sel­ben Prin­zip wird es dann auch mög­lich sein, künst­li­ches Gewe­be von Seh­nen, Ner­ven oder Haut zu erzeu­gen. Beglei­ten­de Mikro­skop­auf­nah­men von Mus­kel­zel­len und kur­ze Film­se­quen­zen, die kon­tra­hie­ren­de Mus­kel­zel­len auf den Gerüst­struk­tu­ren zei­gen, ver­deut­li­chen den Muse­ums­be­su­chern: Kli­ni­sche Anwen­dun­gen die­ser For­schungs­ar­bei­ten könn­ten schon bald in greif­ba­re Nähe rücken. „Das neue Deut­sche Muse­um Nürn­berg ver­steht sich als ein Zukunfts­mu­se­um, das der Öffent­lich­keit beson­ders inno­va­ti­ve, weit in die Zukunft rei­chen­de Tech­no­lo­gien vor Augen führt. Es ist des­halb ein idea­ler Ort, um auf das enor­me Poten­zi­al der Bio­fa­bri­ka­ti­on hin­zu­wei­sen“, sagt Scheibel.

Die Uni­ver­si­tät Bay­reuth hat als erster und ein­zi­ger Anbie­ter das The­ma „Bio­fa­bri­ka­ti­on“ auch auf die inter­na­tio­na­le Hoch­schul­platt­form edX gebracht. Der MOOC (Mas­si­ve Open Online Cour­se) „Bio­ma­te­ri­als and Bio­fa­b­ri­ca­ti­on: Design, Engi­nee­ring and Inno­va­ti­on“ rich­tet sich an Per­so­nen, die sich gezielt für Mate­ri­al­for­schung im medi­zi­ni­schen Bereich inter­es­sie­ren, aber auch an Inter­es­sier­te ohne Vor­kennt­nis­se, die ihr Wis­sen über Bio­ma­te­ria­li­en, Bio­me­di­zin­tech­nik, addi­ti­ve Fer­ti­gung und Gewe­be­kon­struk­ti­on erwei­tern und Ein­blicke in die Zukunft der Bio­fa­bri­ka­ti­on erhal­ten möchten.

Die Bio­fa­bri­ka­ti­ons­for­schung an der Uni­ver­si­tät Bay­reuth ist inter­dis­zi­pli­när aus­ge­rich­tet: Bio­tech­no­lo­gie, Inge­nieur­wis­sen­schaf­ten, Mate­ri­al­wis­sen­schaf­ten, Poly­mer­che­mie und Zell­bio­lo­gie sind dar­an betei­ligt. Das Key­lab „Adap­ti­ve Bio­ma­nu­fac­tu­ring“ des Baye­ri­schen Poly­mer­in­sti­tuts (BPI) unter­stützt die­se Arbei­ten mit hoch­mo­der­nen 3D-Vear­bei­tungs- sowie ana­ly­ti­schen Mikro­sko­pie-Tech­no­lo­gien. Im Trans­re­gio-Son­der­for­schungs­be­reich TRR225 „Von den Grund­la­gen der Bio­fa­bri­ka­ti­on zu funk­tio­na­len Gewe­be­mo­del­len“ haben sich die Uni­ver­si­tä­ten Bay­reuth, Erlan­gen-Nürn­berg und Würz­burg zu einem lei­stungs­star­ken Ver­bund zusam­men­ge­schlos­sen. In die­se Koope­ra­ti­on sind auch die im Muse­um aus­ge­stell­ten For­schungs­ar­bei­ten zum Herz­mus­kel­ge­we­be eingebettet.

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