Elastin als künstliches Muskelmaterial - 02.03.2022

Künstlicher Muskel aus Proteinen für vielfältige Anwendungen der Zukunft

Proteine sind in ihrer Vielfalt und Komplexität kleinste Wunderwerke der Natur. Dennoch können sie von Biotechnologen heute schon nachgebaut, nach Maß designt und auch produziert werden. So geschehen im Exzellenzcluster livMatS der Universität Freiburg. Hier ist es Forschenden gelungen, einen autonom arbeitenden künstlichen Muskel aus Elastin herzustellen.

Eine neue Technik könnte belastungsarme Diagnostik von neuromuskulären Erkrankungen bei Kindern ermöglichen, denn Tübinger Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern ist es gemeinsam mit Forschenden aus der Schweiz und Berlin gelungen, elektrische Muskelaktivität mit bisher nicht bekannter Präzision berührungsfrei zu untersuchen.

Wissenschaftler des European Center for Angioscience (ECAS) der Medizinischen Fakultät Mannheim der Universität Heidelberg und der Medizinischen Hochschule Hannover (MHH) haben erstmals gezeigt, dass Skelettmuskeln mit dem Herzen interagieren und dieses schützen.

Dr. Stefan Schiller und Dr. Matthias Huber vom Exzellenzcluster livMatS der Universität Freiburg ist es erstmals gelungen, einen künstlichen Muskel allein auf der Basis von natürlichen Proteinen zu entwickeln. Die autonomen Kontraktionen des Materials, das die Forschenden in der Fachzeitschrift Advanced Intelligent Systems vorstellen, lassen sich mithilfe von Schwankungen des pH-Werts und von Temperaturveränderungen steuern.

In der modernen Neuroprothetik wird erforscht, wie Menschen mit Lähmungen verloren gegangene Funktionen durch technologische Hilfsmittel wiedererlangen können. Hierbei versuchen die Patientinnen und Patienten die gelähmten Gliedmaßen zu bewegen – oder stellen sich dies auch nur gedanklich vor – und werden beim Ausführen der Bewegung von intelligenten Orthesen unterstützt.

Ergebnisse einer internationalen Studie unter Federführung der Universitätsmedizin Mannheim in Nature Aging veröffentlicht. Die sogenannte Einschlusskörpermyositis ist eine chronische, schleichend fortschreitende entzündliche Muskelerkrankung, die auch mit degenerativen Prozessen – mit Muskelschwund – einhergeht. Die Ursachen und Mechanismen, die dem Fortschreiten der Erkrankung zugrunde liegen, sind bislang weitgehend ungeklärt.

In meinem ersten Blogbeitrag habe ich beschrieben, wie eine Wissenschaftssendung vor vielen Jahren in mir die Faszination für künstliche Muskel geweckt hat. In dieser Zeit hat sich die sehr kleine Interessengemeinschaft internationaler Wissenschaftler, die sich mit der Aktuatorik befasst, zu einer ernstzunehmenden Industrie entwickelt. Aber zunächst möchte ich erklären, wie es zu dieser Entwicklung gekommen ist.

Wie es Herzmuskelzellen gelingt nach jedem Herzschlag das sie umgebende Milieu zu regenerieren, erklären jetzt Freiburger Wissenschaftler mit einem mikroskopischen Pump-Mechanismus. Dieser bietet auch neue Therapieansätze bei Herzkrankheiten.

Erstmals hat das Team der Herzchirurgie am Universitätsklinikum Heidelberg zwei Patienten vollständige Kunstherzen der Firma Carmat implantiert. Die Geräte unterstützen das biologische Herz nicht nur, sondern ersetzen es komplett. In der Brust der beiden Patienten pumpt nun kein Muskel mehr das Blut durch den Körper, sondern ein Wunderwerk der Robotik. Nur das Kabel zur Stromversorgung ragt aus dem Bauch.

Ein Quantensensor, der Nervenimpulse berührungslos registrieren kann, eröffnet neue Möglichkeiten in der Prothetik. Forschende am Fraunhofer IPA entwickeln gemeinsam mit dem Industriepartner Q.ANT den Prototyp einer Armprothese, die wie gesunde Gliedmaßen durch neuronale Befehle gesteuert wird.

Mikrofluidik in Medizintechnik - 24.03.2021

Ultra-kompakt: Ventile mit Formgedächtnisaktoren

Auf kleinstem Raum Bewegung aktiv erzeugen und das mit erstaunlich viel Kraft? Dass dies möglich ist, zeigt das junge Karlsruher Unternehmen memetis. Mit intelligenten Bauteilen zur Steuerung von Fluiden eröffnen sich riesige Potenziale im medizintechnischen und biotechnologischen Bereich – von Impfstoffentwicklung, Zelllinienanalyse zur Medikamentenforschung bis hin zu Point-of-care-Lösungen.

Manche angeborenen Erkrankungen machen eine regelmäßige Überwachung der Lungenfunktion erforderlich – auch und gerade bei kleinen Kindern. Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen der Medizinischen Fakultät Mannheim der Universität Heidelberg erforschen dazu eine nicht-invasive Technik, die als nicht kontrastverstärkte (NCE) Lungen-MRT bezeichnet wird.

Dr. Fabian von Scheidt, wissenschaftlicher Mitarbeiter des Forschungsteams der Sektion Pädiatrische Kardiologie der Klinik für Kinder- und Jugendmedizin des Universitätsklinikums Ulm (UKU) hat den Wissenschaftspreis 2021 der Deutschen Gesellschaft für Pädiatrische Kardiologie und Angeborene Herzfehler erhalten.

Team der Universität Tübingen entdeckt an Mäusen, wie es zu Missbildungen der Blutgefäße kommen kann – Neue Einblicke in bestimmte Netzhauterkrankungen des Auges.

Multiple Sklerose (MS) ist eine entzündliche Erkrankung des zentralen Nervensystems. Die Ursachen der Krankheit sind noch weitgehend unbekannt. NAKO Forschende unter Federführung des Universitätsklinikums Hamburg-Eppendorf (UKE) und des Universitätsklinikums Heidelberg (UKHD) haben nun untersucht, welche Besonderheiten in Kindheit und Jugend das Erkrankungsrisiko beeinflussen könnten.

Sarkome im Weichgewebe treten auch bei jungen Menschen auf und sind besonders schwer zu behandeln. Aufgrund fehlender Labormodelle sind die Ursachen für ihre Entstehung kaum verstanden. Einem Forscherteam ist es gelungen, Mausmodelle mit einem funktionierenden Immunsystem zu erzeugen, die eine Vielzahl Sarkomtypen abbilden. Das Verfahren eröffnet neue Wege für die gezielte Entwicklung von Immuntherapien für Kinder und Jugendliche mit Sarkomen.

Mit SARS-CoV-2 infizierte Patient:innen, die unter Bluthochdruck (Hypertonie) leiden, haben ein wesentlich höheres Risiko für einen schweren Verlauf der Virus-Erkrankung als Patient:innen mit normalem Blutdruck. Eine Ursache für die im Vergleich zur Normalbevölkerung ungünstigeren Verläufe scheinen Besonderheiten im Immunsystem des Atmungsapparates zu sein.

Neue Erkenntnisse über die seltene Muskelerkrankung FSHD. Die fazioskapulohumerale Muskeldystrophie (FSHD) ist eine erbliche Muskelerkrankung, die mit einer Schwäche der Skelettmuskulatur einhergeht und zu fortschreitendem Muskelabbau führt. Mit fünf bis zwölf Betroffenen pro 100.000 Einwohner zählt sie zu den seltenen Erkrankungen – was für Patientinnen und Patienten problematisch ist.

In der Medizin der Zukunft sollen winzige Roboter selbstständig durch den menschlichen Körper navigieren. Wissenschaftler vom Deutschen Krebsforschungszentrum (DKFZ) haben nun ein drahtloses Sensorverfahren auf Basis eines oszillierenden Magneten erfunden, das solche medizinischen Anwendungen deutlich verbessern kann.

Arbeitsplatz der Zukunft - 10.08.2021

Intelligentes Körperunterstützungssystem für Operierende

OP-Personal verweilt stundenlang in anstrengenden Körperhaltungen, was Konzentration und Qualität erheblich schwächt. Während ein OP-Saal immer mehr vernetzt und mit modernster Medizintechnik ausgestattet ist, sind die Bedingungen für die Akteurinnen und Akteure noch rückständig. Das Start-up Hellstern medical bietet eine Lösung, um folgeträchtigen Schmerzen, Ermüdung und Fehleingriffen effektiv vorzubeugen.

Der Verlauf einer Multiplen Sklerose (MS) kann meist durch Medikamente gebremst werden, doch eine Heilung ist derzeit nicht möglich. Dass Epstein-Barr-Viren an der Entstehung der MS beteiligt sind, gilt inzwischen als gesichert. Unbekannt ist jedoch, wie die Erreger die Erkrankung auslösen.

Bis zum Mars: Das ist das erklärte Ziel der Raumfahrt. Um die Gesundheit und Sicherheit der Astronautinnen und Astronauten sicher zu stellen, wollen Forschende verstehen, wie die Raumfahrt den menschlichen Körper beeinflusst. Eine von ihnen ist Daniela Bezdan aus Tübingen. Sie war an Studien von einer der größten Datensammlungen im Bereich der Luft- und Raumfahrtmedizin beteiligt.

Forschungsgruppe unter Federführung des Universitätsklinikums Heidelberg identifizierte Enzym, das Motorproteine von Herzmuskelzellen modifiziert und so deren Funktion beeinflusst. Ergebnisse in Nature Communications veröffentlicht.

Nirogacestat erzielt eine signifikante Verbesserung des progressionsfreien Überlebens und der Lebensqualität bei Patient:innen mit dieser seltenen Tumorerkrankung. Erstmals ist es gelungen, eine Option für die medikamentöse Behandlung von Desmoid Tumoren zu eröffnen: mit der weltweit größten positiven Phase-3-Studie zu dieser Erkrankung.

Am 7. März haben das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA und das Technologieunternehmen Q.ANT einen Vertrag zur Gründung des Kompetenz-Zentrums Mensch-Maschine-Schnittstelle unterzeichnet. Ziel der Kooperation ist es, feinste Nervensignale aus Muskelaktivitäten zu detektieren, daraus entstehende Informationen zu interpretieren, um damit Maschinen und Geräte anzusteuern.