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Tissue Engineering für den Gewebeersatz

13.02.2003 - (idw) Universität Ulm

Mit Tissue Engineering den Gewebeersatz verbessern
Kompetenznetz für Biomaterialien in Baden-Württemberg

Am 1. Januar 2003 hat das Kompetenznetz für Biomaterialien in Baden-Württemberg seine Arbeit aufgenommen, ein Zusammenschluß des Kompetenzzentrums für Biomaterialien in Ulm (Sprecher Prof. Dr. Lutz Claes), des Zentrums für Biomaterialien und Organersatz Stuttgart/Tübingen (Sprecher Prof. Dr. Heinrich Planck) und des Valley Tissue Engineering Centers (ValleyTEC) in Freiburg (Sprecher Prof. Dr. Björn Stark). Ziel des Netzwerkes ist es, durch enge Zusammenarbeit zwischen den Zentren Synergieeffekte zu erzielen und damit die komplexen Aufgaben der Forschung auf den Gebieten der Biomaterialien und des Tissue Engineering effektiver zu bewältigen. Als erster Sprecher des Netzwerkes wurde dessen Initiator Prof. Dr. Lutz Claes gewählt.

Während die Kompetenzzentren für Biomaterialien in Ulm und Stuttgart/Tübingen bisher eine Förderung vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) erhielten, erfolgt die Förderung des Netzwerkes aus Mitteln der Landesstiftung Baden-Württemberg in Höhe von insgesamt 2,57 Millionen Euro über eine Laufzeit von drei Jahren. In novellierter Konzeption der bisherigen Biomaterialforschung, die sich überwiegend mit der Entwicklung und Prüfung von Biomaterialien und ihren Oberflächen beschäftigte, liegt der Schwerpunkt der Projekte im Kompetenznetzwerk jetzt auf dem Gebiet des Tissue Engineering und hier speziell des Ersatzes von Binde- und Stützgewebe. In der Orthopädie und Traumatologie besteht ein sehr hoher Bedarf an Materialien bzw. Ersatzgeweben für den Einsatz in Knochen und Gelenken. Knochendefekte müssen oft mit körpereigenem Knochen behandelt werden, der jedoch nicht in ausreichender Menge zu Verfügung steht und zudem in einer zusätzlichen Operation dem Patienten entnommen werden muß. Das trifft auch für Knorpeldefekte zu, die ebenfalls mit Eigenknorpel behandelt werden können. Auch bei traumatischen Verletzungen von Bändern, wie z.B. der häufigen Ruptur des vorderen Kreuzbandes, erfolgt Ersatz durch Bänder oder Sehnen, die an anderer Stelle des Körpers entnommen werden müssen. Diese Entnahmeoperationen belasten die Patienten und schwächen die gesunden Strukturen an der Entnahmestelle.

Daher kommen auf all diesen Anwendungsgebieten bereits Biomaterialien zum Einsatz, die entweder direkt oder in Gestalt eines in vitro gezüchteten Ersatzgewebes aus körpereigenen Zellen und Biomaterialträger implantiert werden (Tissue Engineering). Die bereits zur Verfügung stehenden Biomaterialien genügen jedoch den funktionellen und biologischen Anforderungen für das Tissue Engineering nur ungenügend. Mängel treten vor allem im mechanischen Verhalten auf sowie in Hinsicht auf die ungenügende Fähigkeit, gezielt erwünschte Zellreaktionen hervorzurufen.

Im Rahmen des Netzwerkes ist eine Aufgabenteilung vorgesehen, die die spezifischen Kompetenzen der Zentren berücksichtigt. So wird sich das Zentrum Stuttgart/Tübingen schwerpunktmäßig mit der Herstellung und Testung von geeigneten Trägermaterialien beschäftigen. In Ulm werden solche Materialien an der Oberfläche chemisch funktionalisiert, damit sie gewünschte Zellreaktionen auslösen können. Ferner werden die Bedingungen für die Zelldifferenzierung von adulten Stammzellen erforscht und der Einfluß von mechanischen Reizen auf die Zellen und ihre Produkte untersucht. In Freiburg steht die Frage im Mittelpunkt, wie Biomaterial-Zellkonstrukte möglichst schnell an die körpereigene Durchblutung angeschlossen werden können, um zu vermeiden, daß die transplantierten Zellen wieder absterben.

Der Ersatz von Knochen, Bändern und Knorpel durch zellbesiedelte Biomaterialien (Tissue engineering) befindet sich noch ganz am Anfang der Entwicklung. Die Projekte des Kompetenznetzwerkes sind deshalb der Grundlagenforschung zuzuordnen. Die Netzwerker hoffen, vermöge der Bündelung der Kompetenzen und Kapazitäten der drei Zentren innerhalb der vor ihnen liegenden dreijährigen Förderperiode einen Beitrag zur Verbesserung des Gewebeersatzes leisten zu können.

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