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Forschungsverbund im Südwesten will intelligente Mikroimplantate entwickeln

Bioelektronische Mikroimplantate rücken immer mehr in den Fokus der Medizin. Die fingernagelgroßen Winzlinge können das Nervensystem lokal elektrisch stimulieren und dadurch zur Behandlung von Schmerzen, Migräne und Depression eingesetzt werden, aber auch bei Diabetes oder Bluthochdruck wirksam sein. Sie stehen jedoch noch ganz am Anfang ihrer Entwicklung. Ein Forschungsverbund aus vier Instituten der Innovationsallianz Baden-Württemberg (innBW) will das jetzt ändern. Das Forschungsprojekt heißt „innBW implant", ist am 1. Juli gestartet und wird vom Finanz- und Wirtschaftsministerium Baden-Württemberg mit insgesamt 3,65 Millionen Euro gefördert.

Dr. Nils Schmid, Finanz- und Wirtschaftsminister des Landes Baden-Württemberg bei der Übergabe des Förderbescheids für das Projekt „innBW implant“ © NMI

In Deutschland und Europa ist dies das erste Förderprogramm, das die bioelektronische Medizin mit öffentlichen Mitteln unterstützt. So soll im Wettlauf vor allem mit den millionenschweren Forschungsprogrammen der USA eine gute Ausgangsposition bei der Entwicklung dieser Medikamente sparenden Technologie sichergestellt werden.

Minister Dr. Nils Schmid überreichte zum Projektstart persönlich den Förderbescheid und wünschte dem innBW-Forschungsverbund viel Erfolg. Der Verbund besteht aus dem Naturwissenschaftlichen und Medizinischen Institut (NMI) in Reutlingen, den Hahn-Schickard-Instituten in Villingen-Schwenningen (HS VS) und in Stuttgart (HS S) sowie dem Institut für Mikroelektronik in Stuttgart (IMS). Die Koordination erfolgt durch das NMI. „Mit diesem Projekt sind wir in der Lage, die Entwicklung neuer elektronischer Mikroimplantate für die Therapie chronischer Erkrankungen deutlich voranzubringen", freut sich Projektkoordinator Dr. Alfred Stett über die anwendungsorientierte Forschungsförderung.

Neue Wege zur Krankheitsbekämpfung erforschen

Das Projekt läuft 3,5 Jahre und nutzt die vielfältigen, komplementären Kompetenzen der Partner in der Elektrophysiologie und Neurotechnologie sowie in der Entwicklung von Mikroimplantaten, mikroelektronischen Bauteilen und Medizinprodukten.

Ziel ist, möglichst kleine, flexible, elektrisch aktive Implantate mit integrierter Sensorik und Aktorik aufzubauen, die geeignet sind, krankheitsrelevante Nervensignale zu messen und therapeutisch wirksam zu modulieren. Sie können insbesondere bei der Behandlung von Stoffwechselerkrankungen wie Diabetes und zur Diagnostik, Therapie und Rehabilitation von Hirnerkrankungen eingesetzt werden. Bei der elektrischen Stimulation von Nerven, welche die Bauchspeicheldrüse versorgen, soll außerdem der Nachweis erfolgen, dass mit einem Implantat der Regelkreis zwischen Blutzuckerspiegel und Insulinausschüttung auf technischem Wege wiederhergestellt werden kann, um mit medizintechnischen Mitteln bestimmte Arten von Diabetes zu behandeln. Mit den gleichen technischen Ansätzen ist die Entwicklung eines Neuroimplantats für die Therapie und Rehabilitation nach Schlaganfall und Hirnverletzung geplant.

Wirtschaftlich erschlossen werden sollen die Forschungsergebnisse von der gut aufgestellten Medizintechnik-Industrie in Baden-Württemberg und ihren Zulieferern. Der Nutzen für die Unternehmen ergibt sich aus der Verwertung der Ergebnisse in weiterführenden Projekten und Produktentwicklungen. Absicht des Projektes ist es auch, ein Netzwerk von Firmen und Instituten mit ausgewiesener Expertise in der Entwicklung, Herstellung und Vermarktung von aktiven Implantaten und Komponenten der nächsten Generation zu etablieren. So soll die Technologieführerschaft in Europa ausgebaut werden.

Glossar

  • Biotechnologie ist die Lehre aller Verfahren, die lebende Zellen oder Enzyme zur Stoffumwandlung und Stoffproduktion nutzen.
  • Diabetes mellitus (Zuckerkrankheit) wird durch einen Mangel an Insulin hervorgerufen. Man unterscheidet zwei Typen. Bei Typ 1 (Jugenddiabetes) handelt es sich um eine Autoimmunkrankheit, bei der körpereigene Immunzellen die Beta-Zellen der Bauchspeicheldrüse, die Insulin produzieren, zerstören. Typ 2 (Altersdiabetes) ist dagegen durch eine Insulinrestistenz (verminderte Insulinempfindlichkeit der Zielzellen) und eine verzögerte Insulinausschüttung gekennzeichnet.
  • Ein Gen ist ein Teil der Erbinformation, der für die Ausprägung eines Merkmals verantwortlich ist. Es handelt sich hierbei um einen Abschnitt auf der DNA, der die genetische Information zur Synthese eines Proteins oder einer funktionellen RNA (z. B. tRNA) enthält.
  • Insulin ist ein Hormon, das in den ß-Zellen der Langerhans’schen Inseln der Bauchspeicheldrüse gebildet wird und die Senkung des Blutzuckerspiegels bewirkt. Zuckerkranken (Diabetikern) fehlt dieses Hormon.
  • Mit Kompetenz im biologischen Sinn ist die Eigenschaft eines Bakteriums gemeint, DNA von außen aufnehmen zu können.
  • Mit Nanotechnik ist Forschung und Technologieentwicklung auf der atomaren Ebene in einer Größenordnung von einem bis einhundert Nanometern gemeint. Sie hat zum Ziel, Strukturen, Geräte und Systeme zu schaffen und zu nutzen, die aufgrund ihrer geringen Größe neue Eigenschaften und Funktionen besitzen.
  • Die Parkinson-Krankheit (auch: Morbus Parkinson) ist eine langsam fortschreitende degenerative Erkrankung des Gehirns. Ausgelöst wird sie durch das Absterben von Dopamin ausschüttenden Nervenzellen im Gehirn. Dadurch kommt es zu einem Mangel an Dopamin und zu einer verminderten Aktivität der sog. Basalganglien, die wichtig für die Kontrolle der Motorik sind. Die fortschreitende Störung der Motorik äußert sich in den typischen Parkinson-Symptomen Muskelstarre, Muskelzittern Bewegungsarmut, sowie Haltungsinstabilität.
  • Die Mikrosystemtechnik basiert auf technischen (Sub-)Systemen, deren funktionsbestimmende Strukturen Maße im Mikrometerbereich aufweisen (ein Mikrometer entspricht einem Tausendstel Millimeter).

Lokal und ohne Nebenwirkungen behandeln

Technologie für flexible Mikroimplantate: ChipFilm-ASIC auf LCP-Folie; © ims-chips

Die alternde Bevölkerung und chronische Erkrankungen stellen die Gesellschaft vor große Herausforderungen. Gegen Schlaganfälle, Bluthochdruck, Parkinson oder Diabetes existieren bislang keine kausalen Therapien. Klassische Medikamente umgehen dieses Problem, indem sie systemisch wirken. Die Folge sind Wirkungen und Nebenwirkungen in unterschiedlichsten Gebieten des Körpers. Intelligente Mikroimplantate erzielen dagegen nur an den Orten Resultate, an denen die Ursache der Erkrankung liegt. Das könnte zielgerichtete Therapien ohne Nebenwirkungen ermöglichen, die auf die individuelle Situation des Patienten ausgerichtet sind.

Über innBW

Die Innovationsallianz Baden-Württemberg ist ein Zusammenschluss von zwölf außeruniversitären wirtschaftsnahen Forschungseinrichtungen mit insgesamt 1.170 Mitarbeitern. Die Institute orientieren sich am Bedarf der Wirtschaft und erschließen Technologiefelder, die für die Wirtschaft bedeutsam werden. Mit rund 2.500 Industrieprojekten in den Zukunftsfeldern Gesundheit und Pflege, Nachhaltige Mobilität, Energie und Umwelttechnologie sowie Information und Kommunikation ist die innBW ein Leuchtturm an Innovation und Technologietransfer. Für die Entwicklung innovativer Produkte stehen die Querschnittstechnologien Werkstoffe und Oberflächen, Mikrosystemtechnik/-elektronik, Nanotechnologie, Biotechnologie, Photonik, Produktionstechnik und Managementsysteme im Fokus. Von 2006 bis 2014 wurden bereits 45 Firmen ausgegründet.

Seiten-Adresse: https://www.gesundheitsindustrie-bw.de/de/fachbeitrag/pm/forschungsverbund-im-sudwesten-will-intelligente-mikroimplantate-entwickeln/