Visual Universitätsmedizin Mainz

Wissenschaftliche Plattformen

Zentrale wissenschaftliche Plattform

Biomaterialien in der Medizin

Biomaterialien in der Medizin (H. Götz)

"Die langjährigen Erfahrungen und Geräte der ehemaligen Abteilung Angewandte Struktur und Mikroanalytik verbunden mit den Erfahrungen und Geräten des materialwissenschaftlichen Schwerpunkts der Universitätsmedizin BiomaTiCS wurde 2013 in einer wissenschaftlichen Plattform zusammengefasst. Diese interdisziplinäre Plattform bietet somit allen materialwissenschaftlich-orientieren Forschergruppen die technische Möglichkeit der interdisziplinären Zusammenarbeit auf diesem Gebiet. Die Erforschung und Entwicklung neuer medizinischer Anwendungen ist die zentrale Aufgabe der Plattform."

Link: Homepage

 

Ansprechpartner:

 Hermann Götz

Spezielle wissenschaftliche Plattformen

3D Lab

3D Bio-printing (Univ.-Prof. Dr. Dr. B. Al-Nawas)

Der translationale und interdisziplinäre Forschungsschwerpunkt "BiomaTiCS - Biomaterials, Tissues and Cells in Science" der Universitätsmedizin Mainz beschäftigt sich seit Jahren im Bereich der Materialforschung und des 3D Drucks im Kontext der klinischen Anwendung. Durch die Zusammenarbeit der grundlagenwissenschaftlichen und klinischen Institute (Mund-, Kiefer-, Gesichtschirurgie, Institut für Physiologische Chemie) unter der Leitung von Prof. Bilal Al-Nawas und Prof. Werner E. G. Müller konnten wir in den letzten Jahren erfolgreich ein 3D-Lab etablieren, das sich mit unterschiedlichen Anwendungen der regenerativen Medizin beschäftigt.

Die Mund-, Kiefer- und Gesichtschirurgie der Universitätsmedizin Mainz beschäftigt sich insbesondere über den Schwerpunkt Biomatics mit dem Ersatz von körpereigenen Geweben, die z. B. durch einen Tumor verloren gegangen sind. Schon heute wird hier unter dem Einsatz additiver Manufaktur (3D-Druck) die Rekonstruktion von Kieferdefekten durch autologe Transplantate durchgeführt. Der 3D-Druck ermöglicht eine präzise Planung sowie deren intraoperative Umsetzung. Die CAD/CAM-Technologie findet auch zusätzlich klinische Anwendungen in der Behandlung von Gesichtsdeformitäten zur Planung von Implantaten.

Experimentell wird in Kooperation mit dem Institut für Physiologische Chemie auch am Ersatz ganzer Knochenanteile mittels 3D (Bio-) printing gearbeitet. Hierbei werden unter anderem lebende Zellen in Kombination mit biokompatiblen Matrices gedruckt, um natürliche Gewebe wie zum Beispiel Knochen oder Knorpel zu konstruieren. Diese Verfahren sollen in Zukunft den gedruckten Ersatz dieser Gewebestrukturen ohne die notwendige Entnahme körpereigenen Materials gestatten.

 

Mehr über das 3D Lab finden Sie hier.

 

Leitung:

 Univ.-Prof. Dr. Dr. Bilal Al-Nawas

Translationale Nanomedizin

Translationale Nanomaterialien (PD Dr. V. Mailänder)

Nanocarrier und Nanomaterialien werden zunehmend dazu verwendet, Oberflächen zu nanostrukturieren oder mit Nanomaterialien für eine verbesserte antibakterielle oder integrierende Wirkung im Gewebe auszustatten. So haben Nanocarrier in den letzten Jahren eine zunehmende Rolle sowohl als Wirkstoffträger und Kontrastmittel als auch für die Selektion und Manipulation von Zellen erlangt. Derzeit geschehen viele dieser Fortschritte in der Grundlagenforschung. Die entsprechenden materialwissenschaftlichen Gruppen, Gruppen im SFB1066, der JGU und des MPI für Polymerforschung, stellen eine zunehmende Vielfalt solcher Materialien und supramolekularer Systeme her. Ziel dieser Plattform ist es die interdisziplinären Arbeiten in die Translation geeigneter Systeme aus der Grundlagen- in die in vitro-zentrierte Forschung im Kontext der medizinischen Anwendung, zuerst in aussagekräftige Tiermodelle und sodann in den Menschen zu bringen.

 

Seit einigen Jahren gibt es zwischen dem Schwerpunkt BiomaTiCS, Gruppen im SFB1066, mehreren Kliniken und vor-klinischen Instituten der Johannes-Gutenberg Unviersität (JGU) sowie dem Max-Planck-Institut für Polymerforschung (MPIP) einen regen Informationsaustausch, der bereits zu international beachteten wissenschaftlichen Ergebnissen geführt hat. Die entsprechenden Tätigkeiten werden durch die Plattform gebündelt und konzentriert. Außerdem stellt dies eine Plattform für den Austausch von Wissen und Technologien zwischen dem Schwerpunkt BiomaTiCS, Forschungszentrum Immuntherapie (FZI) sowie den materialwissenschaftlichen, chemischen Arbeitsgruppen JGU und dem MPI für Polymerforschung dar.

 

Leitung:

 PD Dr. Volker Mailänder

Präklinische und klinische Materialforschung

Präklinische und klinische Materialforschung (Prof. Dr. Dr. Jürgen Brieger)

Die Modifikation von Implantatoberflächen mit bioaktiven Substanzen und Molekülen führt zu vollkommen neuartigen Materialeigenschaften. Diese bergen große Chancen für eine verbesserte Gewebeintegration, Haltbarkeit, Verträglichkeit und Funktionalität nach der Eingliederung in den Körper. Unerwartete Reaktionen sind aber denkbar und müssen im Vorfeld erkannt und ausgeschlossen werden. Die Plattform präklinische und klinische Materialforschung integriert die methodische Expertise der beteiligten Arbeitsgruppen und macht sie so für alle optimal zugänglich.

 

Um komplexe zelluläre Antworten im Organismus möglichst konkret und frühzeitig abschätzen zu können, werden Zellkulturexperimente an etablierten und primären Zellkulturen durchgeführt. Da die Interaktion von Materialien mit komplexen Geweben untersucht werden müssen, werden hierzu neben Monokulturen auch Bi- und Trikulturen bestehend aus Endothelzellen, Fibroblasten, Osteoblasten oder auch Epithelien verwendet. Molekulare Untersuchungen wie RT-PCR und 2D-Elektrophoresen, Massenspektrometrie oder diverse Fluoresenz- und Mikroskopiertechniken ermöglichen einen tiefen und detaillierten Einblick in zelluläre und molekulare Interaktionen. Nach erfolgreicher Vorevaluation im Zellkulturmodell kommen dann komplexe in vivo Modelle zum Einsatz: das CAM-Modell, Nackt-Maus-Xenotransplantat und –Rückenhautkammermodell und schließlich das Minipig-Modell.

Projekte:

Effekte von angiogenen Gradienten mittels Nano Drug-Carrier-Systemen auf die Integration poröser Polyethylenimplantate in vivo.
(Univ.-Prof. Dr. S. Strieth)

Gezielte nanokapsel-basierte Freisetzung von anti-angiogenen Therapeutika für eine lokale Krebstherapie in vivo.
(Prof. Dr. J. Brieger)

Herstellung prävaskularisierter Mundschleimhautäquivalente mittels Tissue-Engineering als intelligente Wundabdeckung bzw. zur Geweberekonstruktion in der regenerativen Medizin.
(Prof. Dr. W. Brenner)

In-vivo-Untersuchung prävaskularisierter Polysaccharid-Hydrogele zur Behandlung von Knochendefekten.
(Dr. U. Ritz)

Evaluation of Vaterite-Containing Hydrogels for Bone Applications.
(Dr. R. Unger)

Strontium-Dextran-Hydrogele als intelligente Matrices für den Knochenersatz.
(Dr. E. Schiegnitz)

 

Leitung:

 Prof. Dr. Dr. Jürgen Brieger