Auftakt des Deutsch-Chinesischen Zentrums für bio-inspirierte Materialien

Leuchtturmprojekt richtet den Fokus auf Regenerative Medizin

04.03.2013

An der Universitätsmedizin der Johannes Gutenberg-Universität (JGU) startet heute das „Deutsch-Chinesische Zentrum für bio-inspirierte Materialien/Joint Center“. Ein deutsches Forscherteam um Univ.-Prof. Dr. W.E.G. Müller vom Institut für Physiologische Chemie der JGU und Wissenschaftler der Chinesischen Akademie der Wissenschaften sowie der Chinesischen Akademie der Geowissenschaften (Peking) wollen im Joint Center eng auf dem Zukunftsfeld Regenerative Medizin zusammenarbeiten. Ziel ist es, aus der Tiefsee gewonnene neuartige bio-inspirierte Materialien zu nutzen, um daraus Knochenersatzmaterial und Medikamente gegen Osteoporose zu entwickeln. Das Joint Center wird von der EU gleich zum Auftakt mit einem zukunftsorientierten Projekt ins Rennen geschickt, bei dem es um die Herstellung maßgeschneiderter Knochenimplantate aus dem 3-D-Drucker geht. Das „Joint Center“ ist auf die Dauer von zehn Jahren angelegt und hat seinen Standort sowohl im Institut für Physiologische Chemie (Duesbergweg 6) als auch der Chinesischen Akademie der Geowissenschaften. Im Kern beschäftigen sich die im „Joint Center“ vereinten Wissenschaftler mit bio-inspirierten, also der Natur nachempfundenen Materialien. „Einigen Organismen aus der Tiefsee – wie etwa Schwämme – liegt ein Bauplan zugrunde, an dem wir uns orientieren, um Knochenersatzmaterial künstlich zu entwickeln. Konkret wollen wir mit unseren chinesischen Partnern bio-inspirierte Gerüste aus Biosilikat im Labor herstellen, die als Basis für die Reparatur von Knochen fungieren“, sagt der Molekularbiologe Prof. Müller. Das Potential des Forschungsfeldes ist Müller zufolge immens: Denn die intelligenten sowohl organischen als auch anorganischen Materialien zeigen beeindruckende Eigenschaften wie beispielsweise einen Selbstreparaturmechanismus. Passend zum Start des „Joint Centers“ fördert die Europäische Union (EU) das von Prof. Müller und den chinesischen Partnern initiierte Projekt, das auf die Entwicklung moderner Verfahren zur Knochen- und Gewebetechnologie mittels dreidimensionaler Drucktechnik abzielt. An diesem von der EU mit fast zwei Millionen Euro geförderten Projekt sind deutsche und chinesische Wissenschaftler beteiligt. „Mit Hilfe der 3D Drucktechnik wollen wir passgenaue Implantate herstellen, die es erlauben, einmal den Defekt im Gewebe exakt auszufüllen und zweitens die Stabilität wieder herzustellen“, erklärt Prof. Müller. Dabei soll ein neuartiges polymeres anorganisches (bio-inspiriertes) Material zum Einsatz kommen, das bioverträglich ist und zudem knochenbildende Zellen stimuliert. „Weiterhin erlangen die Zellen durch dieses Material eine Fähigkeit, in höherem Maße neues, köpereigenes Knochenmaterial zu bilden“, ergänzt Müller. Bei diesem 3-D-Druckverfahren wird besagtes Material Schicht für Schicht mit einem speziellen Binder zusammengefügt. In einem ersten Schritt kommt ein Programm für Computer unterstütztes Zeichnen (CAD-System) zum Einsatz, mittels dessen sich das Knochenimplantat millimetergenau planen lässt. Das Forschungsinteresse des „Joint Centers“, das vom BMBF initiiert wurde und seit zwei Jahren zunächst als „Joint Lab“ gefördert wurde, richtet sich aber auch noch auf andere Bereiche wie die Herstellung intelligenter anorganisch/organischer Hybridmaterialien mit neuartigen optisch-mechanischen Eigenschaften für technische Anwendungen, beispielsweise Sensoren. Neben dem „Joint Center“ werden die Forschungsaktivitäten von Prof. Müller und seinem Team flankiert von weiteren Forschungsprojekten. Dazu zählen der in 2010 eingeworbene ERC Advanced Grant, das EU-Forschungsprojekt BlueGenics oder das von der EU geförderte Marie-Curie-International Research Staff Exchange-Projekt MarBioTec, das dem Austausch von Wissenschaftlern zwischen der EU und China dient. An diesen Projekten sind ebenfalls als weitere Projektleiter die Mainzer Wissenschaftler Prof. Dr. Xiaohong Wang und Prof. Dr. Dr. Heinz C. Schröder beteiligt. Nach Auffassung des Wissenschaftlichen Vorstands, Univ.-Prof. Dr. Dr. Reinhard Urban, ist die Gründung des „German-Chinese Center for bio-inspired Materials” in zweierlei Hinsicht bedeutsam. „Zum einen ist das „Joint Center“ ein weiterer wichtiger Eckpfeiler, um das ambitionierte Ziel zu verwirklichen, Knochenersatzmaterialien aus Tiefseeschwämmen zu generieren. Zum anderen hat die Gründung des „Joint Centers“ an der JGU eine starke Signalwirkung. Die Botschaft lautet nämlich: Die Universitätsmedizin Mainz ist offen für unkonventionelle Wege und bereit, sich auf neue Perspektiven einzulassen. Darüber hinaus vermag die Gründung des „Joint Centers“ nach meiner Überzeugung der am Hochschulstandort Mainz intendierten Internationalisierung von Wissenschaft und Forschung eine neue Dynamik zu verleihen.“ Blaue Biotechnologie
Bei der Blauen Biotechnologie geht es primär um die Nutzung von Organismen aus dem Meer. Besonders im Fokus: Schwämme und Bakterien, die unter extremen Bedingungen in mehr als 1000 Metern Meerestiefe leben. Diese Organismen gelten als Quelle biologischer Substanzen, die sich für technische Prozesse verwenden lassen. Während die Mehrzahl der Enzyme bei hohen Temperaturen denaturiert wird, funktionieren die Biokatalysatoren von Tiefseebakterien unter extremsten Bedingungen – zum Beispiel in der Umgebung heißer Tiefseeschlote. Was die Blaue Technologie für die Forschung so interessant macht, ist die Tatsache, dass selbst scheinbar „einfache“ Organismen im Meer, wie Schwämme, dem menschlichen Organismus in vielerlei Hinsicht sehr ähnlich sind. Die evolutionäre Verwandtschaft zwischen den ältesten Tieren und dem Menschen ist überraschend hoch, wie das Mainzer Forschungsteam in den letzten Jahren mit Hilfe molekularbiologischer Methoden nachgewiesen hat. Darüber hinaus produzieren diese Organismen jedoch eine Vielzahl von Substanzen, die – im Verlauf der Evolution auf höchste Spezifität und Effektivität selektioniert – für therapeutische Anwendungen am Menschen, beispielsweise zur Therapie von Virusinfektionen, von zunehmendem Interesse sind. Kontakt und Information
Oliver Kreft, Telefon 06131 17-9716, Fax 06131 17- 17-9967, E-Mail: kreft(at)um-mainz.de Pressekontakt
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Die Universitätsmedizin der Johannes Gutenberg-Universität Mainz ist die einzige Einrichtung dieser Art in Rheinland-Pfalz. Mehr als 60 Kliniken, Institute und Abteilungen gehören zur Universitätsmedizin Mainz. Mit der Krankenversorgung untrennbar verbunden sind Forschung und Lehre. Rund 3.500 Studierende der Medizin und Zahnmedizin werden in Mainz kontinuierlich ausgebildet. Weitere Informationen im Internet unter www.unimedizin-mainz.de