Hochschule Ulm baut geregelten Bioreaktor für Knorpelgewebe

Das Projekt leitet Professor Dr. Martin Heßling, Fakultät Mechatronik und Medizintechnik, und wird unter Beteiligung des Universitätsklinikums Ulm und des in Essingen ansässigen Messgeräteentwicklers J&M Analytik AG durchgeführt werden.

Konkret geht es um den Ersatz von Knorpelgewebe im Hals- und Kopfbereich, beispielsweise wenn Knorpelgewebe von Ohrmuscheln, Nase oder Luftröhre durch Unfall oder Krankheit zerstört sind. Idealerweise sollte das Ersatzgewebe die gleichen Eigenschaften wie das ursprüngliche Gewebe besitzen und vom Körper toleriert werden.

Das gelingt am ehesten, wenn man es aus körpereigenen Zellen des Patienten nachzüchtet. Dieses so genannte Tissue Engineering geschieht in einem mit Nährstoffen und Sauerstoff versorgten Bioreaktor. Dieser ist mit einem dreidimensionalen Gerüst bestückt, auf dem die Zellen wachsen, sich vermehren und einen stabilen Gewebeverband bilden können.

Während des tage- bis wochenlangen Prozesses gilt es, das Milieu keimfrei und stabil zu halten. Mit den kommerziellen Bioreaktoren, wie sie für die Gewinnung von Gelenkknorpel eingesetzt werden, ist eine zerstörungsfreie Überwachung und Qualitätskontrolle nicht möglich. Hier setzt das Projekt von Professor Dr. Martin Heßling, Fakultät Mechatronik und Medizintechnik der Hochschule Ulm, an. Das neue Bioreaktor-System soll eine kontrollierte und optimierte Herstellung von Knorpelgewebe erlauben.

Dabei sollen Knorpelqualität und Zelldifferenzierung anhand von Spektraldaten zerstörungsfrei beurteilt werden und mit Hilfe einer speziellen Online-Analytik das Wachstumsmilieu der Zellen kontinuierlich erfasst und anhand dieser Daten optimiert werden. Gerade für die Nachzüchtung von Knorpelgewebe der Luftröhre ist dieser Ansatz besonders wichtig, weil hier neben Knorpelzellen auch Epithelzellen, die für ihre Vermehrung andere Bedingungen benötigen, in den Zellverband einwachsen müssen.

Die für die Entwicklung des Systems erforderlichen Tests mit entsprechendem Zellmaterial werden in der Arbeitsgruppe von Professor Dr. Nicole Rotter an der Klinik für Hals-, Nasen- und Ohrenheilkunde des Universitätsklinikums Ulm durchgeführt werden.

Das Projekt wird im Rahmen des Bundesprogramms Forschung an Fachhochschulen mit rund 423000 Euro gefördert. Beantragt wurden die Mittel für die Förderlinie „Ingenieurnachwuchs 2013“, da Professor Heßling gemeinsam mit dem Universitiätsklinikum Ulm zwei seiner bewährten Mitarbeiter zur Promotion führen will.