Innovationswettbewerb zur Förderung der Medizintechnik

Öffentliche Bekanntmachungen:	seit 1999 jährlich (aktuelle Bekanntmachung)
Förderzeitraum:	2000 - 2010
Gesamtvolumen:	36,3 Mio. EUR
Vorhabenzahl:	98

Die Gewinner des Innovationswettbewerbs zur Förderung der Medizintechnik 2010

Die Gewinner des Innovationswettbewerbs zur Förderung der Medizintechnik 2009

Die Gewinner des Innovationswettbewerbs zur Förderung der Medizintechnik 2008

Die Gewinner des Innovationswettbewerbs zur Förderung der Medizintechnik 2007

Die Gewinner des Innovationswettbewerbs zur Förderung der Medizintechnik 2006

1. Ziele des Förderschwerpunktes

In diesem Wettbewerb gibt das BMBF ausgewählten innovativen und originellen Forschungsansätzen der Medizintechnik mit hohem Entwicklungsrisiko eine Chance zur Verwirklichung. Durch ein so genanntes Schlüsselexperiment soll im Modul „Basis“ die Machbarkeit eines neuen Verfahrens oder einer neuen Technik nachgewiesen werden. Spätestens nach drei Jahren soll die Prüfung der Realisierbarkeit abgeschlossen sein und die weitere Entwicklung und Vermarktung durch die Industrie erfolgen. Nach erfolgreichem Abschluss des Schlüsselexperiments können seit 2006 im Modul „Transfer“ auch F&E-Vorläufervorhaben gefördert werden, die noch vor der vorwettbewerblichen Entwicklung stehen.

2. Stand der Fördermaßnahme

Der Innovationswettbewerb Medizintechnik wird seit seiner ersten Bekanntgabe im März 1999 jährlich im Frühjahr veröffentlicht.

3. Geförderte Vorhaben

a) Kurzbeschreibungen der laufenden Vorhaben

(Sortierung nach Förderkennzeichen)

Die Gewinner des Innovationswettbewerbs zur Förderung der Medizintechnik 2010

Verbundvorhaben: ORBIT - Offener Röntgenscanner für die Bildgeführte Interventionelle Therapie

Ziel des Verbundvorhabens ORBIT ist die Entwicklung eines Funktionsmusters für ein neuartiges 3D-Röntgenbildgebungssystem, das die besonderen intraoperativen Anforderungen der Chirurgen nach freiem Zugang zum Patienten erfüllt. Dieses System soll klein und kompakt sein, den chirurgischen Arbeitsablauf für eine 3D-Bildaufnahme nur minimal unterbrechen, einfach handhabbar und mobil einsetzbar sein und optimale Bildqualität liefern. Um diese Ziele zu erreichen wird ein Systemkonzept realisiert, das auf einem neu entwickelten und experimentell bestätigten Bildaufnahmekonzept basiert, bei dem sich ausschließlich die Röntgenquelle oberhalb des Patienten bewegt. Nach der erfolgreichen Realisierung wird das Funktionsmuster hinsichtlich der ermittelten klinischen und technischen Anforderungen evaluiert.

Systemkonstruktion und 3D-Bildrekonstruktion

Fraunhofer-Institut für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik (IPK) Pascalstr. 8-9 10587 Berlin

Leiter: Tel.: FKZ: Betrag: Laufzeit:

Prof. Dr.-Ing. Erwin Keeve 030 39006-120 01EZ1115A 669.463 EUR 01.06.2011 - 31.05.2014

Innerhalb des Verbundprojektes übernimmt das Fraunhofer IPK wesentliche Arbeiten bei der Systemkonstruktion, der softwaretechnischen Steuerung und der 3D-Bilddatenrekonstruktion.

Klinische Analyse und Evaluierung

Charité - Universitätsmedizin Berlin Campus Virchow-Klinikum Klinik für Mund-, Kiefer- und Gesichtschirurgie Klinische Navigation und Robotik Augustenburger Platz 1 13353 Berlin

Leiter: Tel.: FKZ: Betrag: Laufzeit:

Prof. Dr. Ing. Erwin Keeve 030 450 555-132 01EZ1115B 332.884 EUR 01.06.2011 - 31.05.2014

Innerhalb des Verbundprojektes übernimmt die Charité wesentliche Aufgaben bei der Systementwicklung sowie in der klinischen Validierung und Bewertung des Funktionsmusters.

Systemkonstruktion und -steuerung

Ziehm Imaging GmbH Donaustr. 31 90451 Nürnberg

Leiterin: Tel.: FKZ: Betrag: Laufzeit:

Dipl.-Ing. Eva-Maria Ilg 0911 2172-355 01EZ1115C 327.165 EUR 01.06.2011 - 31.05.2014

Innerhalb des Verbundprojektes übernimmt die Ziehm Imaging GmbH wesentliche Arbeiten bei der Systemkonstruktion und der softwaretechnischen Steuerung.

Verbundvorhaben: Neue Technologien für hyperpolarisierte 13C molekulare MR-Bildgebung (13CMMR)

Die Hyperpolarisierte 13C Metabolische Magnetresonanz (13CMMR) ist eine minimal-invasive Bildgebungsmethode, um Zellmetabolismus, z. B. von Tumorzellen, in vivo darzustellen. Sie basiert auf der Kombination von Magnetresonanz-Spektroskopie und der Hyperpolarisation durch dynamische Kernpolarisation, einem Verfahren zur Erhöhung der Sensitivität. Die wesentliche Innovation der 13CMMR für metabolische Bildgebung im Vergleich zum Goldstandard der Positronen-Emissions-Tomographie (PET) oder zu Verfahren mit molekularen Markern besteht darin, dass 13CMMR echte in vivo-Bildgebung und somit eine schnelle, direkte und differenzierende Quantifizierung des Metabolismus erlaubt. Mit vergleichsweise geringem Aufwand könnte somit künftig der Erfolg einer Therapie schneller und zuverlässiger im Körper nachgewiesen werden. Ziel dieses Projektes ist es daher, die Methode der 13CMMR umfassend weiterzuentwickeln und für die Anwendung am Menschen vorzubereiten.

Effiziente, robuste Bildgebungsmethoden und Alternative Substanzen (TP 1)

GE Global Research Zweigniederlassung der General Electric Deutschland Holding GmbH Imaging Technologie Labor Freisinger Landstr. 50 85748 Garching

Leiterin: Tel.: FKZ: Betrag: Laufzeit:

Dr. Marion Menzel 089 5528 3730 01EZ1114A 519.964 EUR 01.06.2011 - 31.05.2014

Innerhalb des Verbundvorhabens wird GE Global Research effiziente und robuste Bildgebungsmethoden zur besseren in vivo-Untersuchung des Zellmetabolismus entwickeln. Zudem werden Experimente mit alternativen Testsubstanzen durchgeführt, um das Verfahren auch für weitere klinische Anwendungen nutzbar zu machen.

Parallele Bildgebung, effiziente Bildgebung und alternative Substanzen (TP 2)

Klinikum rechts der Isar der Technischen Universität München Nuklearmedizinische Klinik und Poliklinik Ismaninger Str. 22 81675 München

Leiter: Tel.: FKZ: Betrag: Laufzeit:

Prof. Dr. Markus Schwaiger 089 4140-2970 01EZ1114B 845.871 EUR 01.06.2011 - 31.05.2014

Innerhalb des Verbundvorhabens wird die TU München effiziente und robuste Bildgebungsmethoden zur besseren in vivo-Detektion des Zellmetabolismus entwickeln. Zudem werden alternative Testsubstanzen untersucht, um das Verfahren auch für weitere klinische Anwendungen nutzbar zu machen.

Optimierte HF-Spulen und Zubehör

RAPID Biomedizinische Geräte RAPID Biomedical GmbH Kettelerstr. 3-11 97222 Rimpar

Leiter: Tel.: FKZ: Betrag: Laufzeit:

Dr. Titus Lanz 09365 882616 01EZ1114C 146.287 EUR 01.06.2011 - 31.05.2014

Die Rapid Biomedical GmbH wird insbesondere Hochfrequenz-Spulen entwickeln, die den speziellen Anforderungen der neuen Bildgebungsmethode genügen.

Verbundvorhaben: Entwicklung eines "Vollintegriertes Lab-on-a-Chip-System zur schnellen Bestimmung von Hefe- und Schimmelpilzinfektionen in respiratorischen Sekreten und primär sterilen Körperflüssigkeiten bei immunsupprimierten Patienten"- FYI-Chip

Infektionen mit Schimmel- und Hefepilzen können insbesondere für immunsupprimierte Patienten lebensbedrohlich sein und müssen schnellstmöglich behandelt werden. Die übliche Standarddiagnostik dieser Erreger ist allerdings langwierig und fehlerbehaftet. Gefragt ist ein schnelles und zuverlässiges Nachweisverfahren, das relevante Pilz-Erreger und deren eventuell vorhandenen Resistenzen gleichzeitig erfasst. Ziel der geplanten Arbeiten ist deshalb die Entwicklung eines Objektträger-großen Minilabors (Lab-on-a-chip, LOC) in dem alle Analyseschritte von der Vorbereitung der Probe bis zum Nachweis des Erregers mit Hilfe hochempfindlicher Sensoren innerhalb kürzester Zeit durchgeführt werden können. Dieser diagnostische Chip soll es dem Arzt erlauben, sehr rasch und exakt den Pilz-Erreger und eventuell assoziierte Resistenzen zu identifizieren. Der Patient profitiert von einer frühzeitigen und gezielten Therapie und die Behandlungskosten können deutlich gesenkt werden.

Koordinierung, Entwicklung des routinetauglichen Systems (TP 1)

EUROIMMUN Medizinische Labordiagnostika AG Seekamp 31 23560 Lübeck

Leiter: Tel.: FKZ: Betrag: Laufzeit:

Dr. Markus Cavalar 0451 5855-21241 01EZ1113A 352.298 EUR 01.04.2011 - 31.03.2014

Die Euroimmun ist für die Koordination des Gesamt-Projektes verantwortlich und außerdem an allen Teilschritten des LOC, von der Konzeption des Projektes, über die Entwicklung der biochemischen Testsysteme, bis zur Definition und Entwicklung der LOC-Verbrauchsmaterialien, des Gerätes zur Ansteuerung sowie der Auswertesoftware beteiligt. Euroimmun ist maßgeblich für die Gesamtintegration der Teilkomponenten und der Herstellung von Funktionsmustern zuständig.

Medizinische Konzeption und Evaluation (TP 2)

Ruhr-Universität Bochum Universitätsklinikum Institut für Laboratoriumsmedizin und Transfusionsmedizin Herz- und Diabeteszentrum NRW Georgstr. 11 32545 Bad Oeynhausen

Leiter: Tel.: FKZ: Betrag: Laufzeit:

Prof. Dr. Cornelius Knabbe 05731 97-1390 01EZ1113B 216.002 EUR 01.04.2011 - 31.03.2014

Das HDZ wird federführend an der medizinischen Konzeption (Definition relevanter Pathogene und Resistenzen) sowie der Durchführung der klinischen Laborevaluierung von Funktionsmustern beteiligt sein. Ferner obliegt die Vorbereitung der Patientenstudie (Ethikvotum, Studienorganisation, etc.) in Verantwortung des HDZ als klinischem Partner. Einen weitereren Schwerpunkt stellt die biochemische Probenvorbereitung/Assayentwicklung sowie die Sammlung, Charakterisierung, Aufarbeitung und Bereitstellung von klinischen Proben für die Projektpartner und Evaluierungsstudien dar.

Entwicklung einer LOC-Kartusche (TP 3)

Robert Bosch GmbH Zentralbereich Forschung und Vorausentwicklung Mikrosystemtechnik Robert-Bosch-Platz 1 70839 Gerlingen

Leiter: Tel.: FKZ: Betrag: Laufzeit:

Dr. Peter Rothacher 0711 811-40741 01EZ1113C 354.790 EUR 01.04.2011 - 31.03.2014

Bosch wird das von den Partnern entwickelte biochemische Analyseverfahren in einen mikrofluidischen Einweg-Chip übertragen und die Peripherie zum Betrieb des LOC`s entwickeln. Ein weiterer Schwerpunkt ist die Entwicklung eines Verfahrens zum physikalischen Zell-Aufschluss. In den Chip werden auch die für die Analyse erforderlichen Reagentien integriert und eine Methode für deren zuverlässige Zuführung entwickelt.

Lab-on-a-Chip-Peripherie (TP 4)

Multi Channel Systems MCS GmbH Aspenhaustr. 21 72770 Reutlingen

Leiter: Tel.: FKZ: Betrag: Laufzeit:

Dipl.-Phys. Karl-Heinz Boven 07121 90925-0 01EZ1113D 200.152 EUR 01.04.2011 - 31.03.2014

Entsprechend der Anforderungen aus der Assayentwicklung werden Komponenten in das System integriert und in Versuchen mit Funktionsmustern des FYI-Chips erprobt/optimiert: LOC-Ansteuermodul, Leistungseinheit, Microcontrollereinheit und elektrische Schnittstelle. Zusätzlich findet die Entwicklung der mechanischen Einheiten/Pheripherie statt. Parallel wird die LOC-Steuersoftware entwickelt und das System in LIMS eingebunden.

Optimierung des Probenaufschlusses und Integration in das Testprotokoll (TP 5)

Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik (IGB) Nobelstr. 12 70569 Stuttgart

Leiter: Tel.: FKZ: Betrag: Laufzeit:

Dr. Steffen Rupp 0711 970-4045 01EZ1113E 100.169 EUR 01.04.2011 - 31.03.2014

Das IGB wird im Rahmen des geplanten Vorhabens Methoden zur routinetauglichen LOC-kompatiblen Hefe- und Schimmelpilz DNA-Isolierung aus respiratorischem Material und Blutkulturen entwickeln. Das Probenaufschlussverfahren soll in Zusammenarbeit mit den Projektpartnern in das Testprotokoll des EuroArray-basierten Testsystems sowie in das Testprotokoll des LOC auf Einzelmusterbasis integriert werden.

Entwicklung von PCR-Systemen und Microarray-Sonden (TP 6)

Universität Stuttgart Fakultät 4 Energie-, Verfahrens- und Biotechnik Institut für Grenzflächenverfahrenstechnik (IGVT) Nobelstr. 12 70569 Stuttgart

Leiterin: Tel.: FKZ: Betrag: Laufzeit:

Dr. Karin Lemuth 0711 970-4180 01EZ1113F 329.952 EUR 01.04.2011 - 31.03.2014

Das IGVT wird an der medizinischen Konzeption (Definition relevanter Pathogene und Resistenzen) des Projekts beteiligt sein. Federführend wird das IGVT die Entwicklung und Testung der PCR-Systeme sowie der Microarray-Sonden zum Nachweis der Hefe- und Schimmelpilze bearbeiten sowie routinetaugliche Aufschlussverfahren für Hefe- und Schimmelpilze entwickeln. Die Entwicklungen werden auf das EuroArray-basierte Funktionsmuster und das LOC übertragen und erprobt.

Verbundvorhaben: Messtechnikbasierte Optimierung des Gangbildes von transfemural Amputierten mit exoprothetischer Versorgung

Beinamputierte Menschen wollen mit ihrer Prothese wieder einen mobilen und möglichst schmerzfreien Alltag erleben. Sitzt das künstliche Bein allerdings nicht richtig, können zum Beispiel Rückenschmerzen oder Arthrose die Folge sein. Ein wichtiger Fortschritt für Patienten könnte aus Forschungsarbeiten des BMBF-Forschungsverbundes "Meb-GO" entstehen. Neue Sensoren ergänzen dabei ein System, das bereits jetzt Belastungen direkt in der Prothese misst. So werden alle bei einer Bewegung entstehenden Kräfte erfasst. Aus sämtlichen Daten soll dann eine neue Software das individuelle Gangbild des Betroffenen vollständig analysieren. Zusätzlich wird ein neuartiges Bewegungsmodell entwickelt, das dem natürlichen Bewegungsablauf so weit wie möglich entspricht. Mit den Daten werden Abweichungen zum Modell festgestellt und Empfehlungen für die Prothesenanpassung errechnet.
Dieses Ganganalysesystem soll mobil einsetzbar sein und wäre somit auch für Sanitätshäuser geeignet. Das Team erhofft sich hierdurch eine nachhaltige Verbesserung der Lebensqualität für behinderte Menschen. Es wird erwartet, dass die neue Technik zudem vielfach preiswerter als bisherige Laborsysteme sein wird.

Medizintechnische und regelungstechnische Arbeitspakete (TP 1)

Technische Universität Berlin Fakultät V - Verkehrs- und Maschinensysteme Institut für Konstruktion, Mikro- und Medizintechnik Fachgebiet Medizintechnik Dovestr. 6 10587 Berlin

Leiter: Tel.: FKZ: Betrag: Laufzeit:

Prof. Dr. Marc Kraft 030 314 23388 01EZ1112A 617.630 EUR 01.06.2011 - 31.05.2014

Innerhalb des Projekts wird die TU Berlin insbesondere die Gangmustererkennung in das Funktionsmuster implementieren sowie regelungstechnische Fragestellungen bearbeiten.

Parameter der Biomechanik

Rehabtech Research Lab GmbH Ebertstr. 15 a 10117 Berlin

Leiter: Tel.: FKZ: Betrag: Laufzeit:

Dr.-Ing. Michael Hasenpusch 030 398206-127 01EZ1112C 156.571 EUR 01.06.2011 - 31.05.2014

Innerhalb des Projekts wird die Rehabtech Research Lab GmbH insbesondere neue Bewegungsmodelle entwickeln und in das Funktionsmuster integrieren.

Verbundvorhaben: Belastbare resorbierbare Implantate auf der Basis von zellularen Stahlschäumen - DegraFer -

Das Ziel des Projekts "DegraFer" ist die Untersuchung der Einsetzbarkeit degradierbarer mit Knochenzement gefüllten Eisenschäume für die Umstellungs-Osteotomie. Die Umstellungs-Osteotomie (auch Korrektur-Osteotomie genannt) ist ein orthopädisch-chirurgischer Eingriff, bei dem ein Knochen durchtrennt wird, um wieder eine normale Knochen-Anatomie herzustellen. Dies kann bei fehlverheilten Knochenbrüchen oder nach operativen Eingriffen zur  Tumorentfernung notwendig werden. Das geplante Schlüsselexperiment soll dabei die Biokompatibilität sowie die Kompatibilität mit den auftretenden Belastungen bei der Knochenheilung demonstrieren.

Zytotoxizitätsanalysen der Implantate und die Untersuchungen dieser im in vivo Tiermodell (TP 1)

Klinikum der Universität München Campus Großhadern Orthopädische Klinik und Poliklinik Marchioninistr. 15 81377 München

Leiter: Tel.: FKZ: Betrag: Laufzeit:

Dr. Bernd Wegener 089 70956786 01EZ1111A 139.060 EUR 01.06.2011 - 31.05.2014

Zunächst werden geeignete Grundwerkstoffe entwickelt, danach sind geeignete zellulare Strukturen zu entwickeln und die Verbundwerkstoffe zu erarbeiten. Abschließend erfolgt die medizinische Prüfung im Tierversuch. Die Ergebnisse des Projekts können anschließend in marktnäheren Projekten zu weiteren Indikationen verwertet werden. Bei erfolgreichem Abschluss ist dann die kommerzielle Herstellung durch die Partner geplant. Die Teilprojekte der Ludwig-Maximillians-Universität beschäftigen sich zum einen mit der Testung der Zytotoxizität sowohl im Zellkulturversuch als auch auf molekularbiologischer Ebene und zum anderen mit der Austestung der eisenbasierten Implantate im in vivo-Tiermodell.

Entwicklung degradierbarer Stahlschäume (TP 2)

Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung (IFAM) Institutsteil Dresden Winterbergstr. 28 01277 Dresden

Leiter: Tel.: FKZ: Betrag: Laufzeit:

Dr.-Ing. Peter Quadbeck 0351 2537-372 01EZ1111B 215.400 EUR 01.06.2011 - 31.05.2014

Das Teilprojekt des Fraunhofer-Instituts beschäftigt sich mit der Entwicklung der metallischen Schäume und ihrer Legierungszusammensetzungen. Ziel ist die Entwicklung geeigneter Degradationsdauern, Strukturen und Festigkeiten.
Die Fraunhofer Institute sind in drei der vier Arbeitspunkte des Gesamtarbeitsplans des Projekts eingebunden. Im ersten Arbeitspaket werden geeignete Grundwerkstoffe entwickelt. Dazu werden zunächst pulvermetallurgische Formteile synthetisiert und hinsichtlich ihrer Toxizität, Korrosion und Mikrostruktur getestet. Im zweiten Arbeitspaket werden zellulare Strukturen entwickelt. Hier werden geeignete Suspensionsrezepturen entwickelt, Verfahrensparameter für die Synthese erarbeitet und hinsichtlich medizinisch relevanter Eigenschaften untersucht. Das dritte Arbeitspaket beschäftigt sich mit der Synthese der Verbundwerkstoffe. Die Arbeiten der FhG-Institute bestehen hier in der mechanischen Charakterisierung der Verbundwerkstoffe analog zur Charakterisierung. Schließlich werden Implantate für die Tierversuche hergestellt.

Belastbare resorbierbare Implantate auf der Basis von zellularen Stahlschäumen (TP 4)

InnoTERE GmbH Tatzberg 47/49 01307 Dresden

Leiter: Tel.: FKZ: Betrag: Laufzeit:

Stefan Glorius 0351 7965711 01EZ1111C 53.091 EUR 01.06.2011 - 31.05.2014

Die InnoTERE ist für die Herstellung optimierter nanostrukturierter Calciumphosphate, die Entwicklung von bioaktivierenden und zugleich Degradations-kontrollierenden Beschichtungs- und Beladungsverfahren für die zellulären Metallstrukturen verantwortlich. Des Weiteren werden Mechanik und Degradation der hergestellten Probekörper untersucht sowie präklinische und klinische Prüfmuster hergestellt.

Einzelvorhaben: Elastische Gefäßprothese für den Ersatz der thorakalen Aorta

Universitätsklinikum Schleswig-Holstein Campus Lübeck Klinik für Herz- und thorakale Gefäßchirurgie Ratzeburger Allee 160 23562 Lübeck

Leiter: Tel.: FKZ: Betrag: Laufzeit:

Dr. Michael Scharfschwerdt 0451 500-2074 01EZ1110 326.981 EUR 01.05.2011 - 30.04.2014

Im Rahmen des Projektes soll die Eignung eines neuen elastischen Kunststoffes als Material für den Ersatz einer krankhaft geschädigten Körperschlagader (Aorta) geklärt werden. Im Gegensatz zu herkömmlichen Gefäßprothesen weist das neue Material eine deutlich höhere elastische Dehnungsfähigkeit auf, welche den natürlichen Verhältnissen sehr viel näher kommt und damit das chirurgische Ergebnis verbessern und auch mögliche Folgeschäden verringern könnte. Diese Eigenschaft soll genauer untersucht werden. Daneben sind für einen Einsatz als Gefäßersatz noch andere Eigenschaften wie z. B. Blutverträglichkeit oder Langzeitstabilität von Belang. Angestrebtes Ziel ist die Erfüllung aller Kriterien und die folgende Weiterentwicklung zur marktreifen Gefäßprothese. Zunächst sollen dazu in Laborexperimenten die Eigenschaften der neuen Prothese hinsichtlich der Elastizität und der mechanischen Stabilität untersucht werden, gegebenenfalls mit noch notwendigen Modifikationen der Materialeigenschaften. Nach Abschluss dieser ersten Phase wird dann das Verhalten unter den Bedingungen simulierter Aortenoperationen untersucht, bei denen Fragen wie Verarbeitung, aber auch mögliche spätere Beeinflussungen der Blutströmung geklärt werden sollen. Im Vergleich dazu stehen Daten herkömmlicher Aortenoperationen zur Verfügung. In abschließenden Tierversuchen soll dann das Langzeitverhalten der Prothese im Körper untersucht werden.

Verbundvorhaben: MimeticBone - Entwicklung eines gradiert aufgebauten resorbierbaren Implantats zur Versorgung von Knochensegmentdefekten

Das Forschungsziel des Verbundvorhabens "MimeticBone" ist die Entwicklung eines in Knochen umbaubaren Implantats zur Überbrückung von Knochensegmentdefekten. Mit Hilfe einer neuartigen Fertigungstechnik sollen Implantatstrukturen auf Calciumphosphat-Basis entwickelt werden, die dem natürlichen Vorbild des Knochens nachempfunden werden. Entsprechend sollen die zu entwickelnden Implantate innen, d. h. zur Knochenmarkseite hin, offenporös aufgebaut sein und zudem eine kompakte Außenschicht besitzen. Zum Erreichen des Ziels sind drei Hochschulpartner und zwei assoziierte Industriepartner an diesem Vorhaben beteiligt.

Entwicklung Implantatstruktur, mechanische und zellbiologische Charakterisierung (TP 1)

Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen Fakultät 10 - Medizin und Universitätsklinikum Lehrstuhl für Zahnärztliche Werkstoffkunde und Biomaterialforschung Pauwelsstr. 30 52074 Aachen

Leiter: Tel.: FKZ: Betrag: Laufzeit:

Prof. Dr.-Ing. Horst Fischer 0241 80-80935 01EZ1109A 215.435 EUR 01.07.2011 - 31.12.2013

Im Teilprojekt der Zahnärztlichen Werkstoffkunde und Biomaterialforschung (ZWBF) der RWTH Aachen werden die Porenstruktur entwickelt und die Implantate hergestellt. Darüber hinaus erfolgt in dieser Arbeitsgruppe eine umfassende zellbiologische und mechanische Charakterisierung der hergestellten Proben.

Keramische Materialaufbereitung, Prozessführung und Charakterisierung (TP 2)

Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen Fakultät 5 - Georessourcen und Materialtechnik Institut für Gesteinshüttenkunde Lehrstuhl für Keramik und Feuerfeste Werkstoffe Mauerstr. 5 52064 Aachen

Leiter: Tel.: FKZ: Betrag: Laufzeit:

Prof. Dr. Rainer Telle 0241 80-94968 01EZ1109B 69.793 EUR 01.07.2011 - 31.12.2013

Im Teilprojekt des Instituts für Gesteinshüttenkunde wird Entwicklungsarbeit zur keramischen Materialaufbereitung und Prozessführung geleistet. Ferner erfolgt in dieser Arbeitsgruppe eine umfassende Charakterisierung der noch flüssigen keramischen Masse (Schlicker) als Vorstufe zum Implantat und der daraus gefertigten festen keramischen Implantat-Vorstufen und sonstigen Bauteile.

Etablierung des Tiermodells und tierexperimentelle Testung der Proben (TP 3)

Ruhr-Universität Bochum Medizinische Fakultät und Klinikum Knappschaftskrankenhaus Langendreer In der Schornau 23 - 25 44892 Bochum

Leiter: Tel.: FKZ: Betrag: Laufzeit:

Prof. Dr. Rüdiger Smektala 0234 299-3207 01EZ1109C 149.945 EUR 01.07.2011 - 31.12.2013

Im Teilprojekt der Ruhr-Universität Bochum wird ein bekanntes Tiermodell weiterentwickelt werden. Es soll dabei ein Segment eines Röhrenknochens durch ein Implantat ersetzt werden, was bis zu einem Jahr im Tier belassen wird. Geplant ist ein Segmentersatz am Oberarmknochen am Kaninchen, die Implantate werden für 1, 3, 6 und 12 Monate eingebracht. Nach Entnahme werden die gewonnenen Knochen mit Implantaten histologisch mit Hilfe verschiedener optischer Verfahren untersucht und auch die Gewebereaktion auf das Implantat bestimmt.

ReversFix-Technologie: Zerstörungsfreie Entfernung und Wiederbefestigung zahnärztlicher Restaurationen

Durch die Entwicklung der ReversFix-Technologie können zahnärztliche Restaurationen bei technischen sowie biologischen Misserfolgen zerstörungsfrei abgenommen und anschließend rezementiert werden. Ein funktionierendes System zur zerstörungsfreien Dezementierung zahnärztlicher Restaurationen steht bislang nicht zur Verfügung. Bei der ReversFix-Technologie wird der Verbund Zahn/Restauration mittels eines Absorbers modifiziert. Durch Bestrahlung vorzugsweise zahnfarbener Restaurationen mit einem Lasersystem adäquater Wellenlänge soll es primär durch optomechanische Mechanismen zur Lösung des Verbunds kommen. Dies besitzt hohe biologische Relevanz, da eine Schonung der Pulpa zwingend erforderlich ist. Durch die ReversFix-Technologie wäre erstmals eine reversible Zementierung von Zahnersatz bei gleichzeitiger Langzeitstabilität im Mundmilieu gegeben.

Festlegung Absorber; Entwicklung in vitro-Modelle; klinische Studie (TP 1)

Universität Ulm Universitätsklinikum Department für Zahnheilkunde Klinik für Zahnärztliche Prothetik Albert-Einstein-Allee 11 89081 Ulm

Leiter: Tel.: FKZ: Betrag: Laufzeit:

Prof. Ralph Luthardt 0731 500-64200 01EZ1108A 247.500 EUR 01.05.2011 - 30.04.2014

Zunächst soll ein geeigneter Absorber festgelegt und die Kompatibilität mit zahnärztlichen Zementen untersucht werden. Dann kommt es zur Entwicklung/Herstellung von in vitro-Modellen zur Erprobung einer lasergestützten reversiblen Zementierungsmethodik. Nachfolgend finden Abzugsversuche bestrahlter sowie unbestrahlter Proben statt. Zur Temperaturmessung müssen in vitro-Modelle entwickelt werden. Daraufhin folgt die Gegenüberstellung der mechanischen Verbund-Eigenschaften bei "ungealterten" und "gealterten" Proben sowie bei einmaliger Zementierung und Rezementierung nach Verbund-Lösung. Abschließend wird eine klinische Studie durchgeführt.

Bestrahlungsmethodik, technische Begleitung klinische Studie (TP 2)

Institut für Lasertechnologien in der Medizin und Meßtechnik (ILM) an der Universität Ulm Helmholtzstr. 12 89081 Ulm

Leiter: Tel.: FKZ: Betrag: Laufzeit:

Dr. Karl Stock 0731 1429 220 01EZ1108B 222.000 EUR 01.05.2011 - 30.04.2014

Zunächst werden optische Messungen an möglichen Absorbern und an dentalen Materialien zur Auswahl geeigneter Absorber und dazu passender Laser durchgeführt. Dann folgen die Entwicklung eines Bestrahlungs-Aufbaus, Bestrahlungsversuche an in vitro-Modellen und mikroskopische Untersuchungen an erfolgreich gelösten Verbindungsstellen. Auch werden die durch die Laserbestrahlung entstehenden Temperaturen gemessen. Eine Gegenüberstellung der mechanischen Verbund-Eigenschaften „gealterter" und „ungealterter" Proben sowie bei einmaliger Zementierung und Rezementierung nach Verbund-Lösung ist geplant. Zudem soll ein Bestrahlungssystem für die klinische Anwendung entwickelt werden.

Verbundvorhaben: Zellbesiedelte gestentete Polyurethan-Herzklappenprothese

Zwei Herzklappen verhindern den Rückstrom des Blutes während der Erschlaffungsphasen des Herzmuskels. Diese "Taschenklappen" sind großer Beanspruchung ausgesetzt und erfüllen bei manchen Patienten ihre Funktion nicht mehr richtig. Bisher stehen drei Taschenklappenprothesen zur Verfügung: künstlicher Ersatz sowie Klappen aus tierischem oder aus menschlichem Gewebe. Die künstlichen Prothesen können Blutgerinnsel verursachen, weshalb so behandelte Patienten lebenslang auf blutgerinnungshemmende Mittel angewiesen sind. Die Prothesen aus biologischem Material halten nur begrenzte Zeit, so dass Patienten oft mehrfach operiert werden müssen. In diesem Verbundprojekt wird daher eine neuartige Herzklappenprothese, welche die Vorteile der verschiedenen Modelle kombinieren und deren Nachteile vermeiden soll entwickelt. Der Trick besteht darin, eine Taschenklappe aus einem Kunststoffvlies zu konstruieren und dieses mit körpereigenen Zellen des Patienten zu besiedeln. Hierfür werden synthetische, nicht resorbierbare Polyurethan-Zellgerüste entweder mit ähnlichen Maßen wie die menschliche Aortenklappe (für die konventionelle Klappenchirurgie) oder als zylindrisch expandierbare Stents (für die minimal-invasive Chirurgie) hergestellt und untersucht.

Biologische Untersuchungen

Klinikum der Universität München Herzchirurgische Klinik und Poliklinik Labor für Tissue Engineering Marchioninistr. 15 81377 München

Leiter: Tel.: FKZ: Betrag: Laufzeit:

Dr.-Ing. Bassil Akra 089 7095-6465 01EZ1107A 247.539 EUR 01.04.2011 - 31.03.2014

Am Klinikum der Universität München werden die für die Beschichtung benötigten Zellen gewonnen und kultiviert. Des Weiteren werden die verschiedenen Formen der Zellgerüste mit den isolierten vaskulären Zellen besiedelt und zahlreichen biologischen Untersuchungen unterworfen.

Textiler Zellträger

Deutsche Institute für Textil- und Faserforschung Denkendorf (DITF) Institut für Textil- und Verfahrenstechnik Denkendorf (ITV) Körschtalstr. 26 73770 Denkendorf

Leiter: Tel.: FKZ: Betrag: Laufzeit:

Dr. Martin Dauner 0711 9340-218 01EZ1107B 201.255 EUR 01.04.2011 - 31.03.2014

Am Institut für Textil- und Verfahrenstechnik in Denkendorf werden die Polyurethan-Gerüste gefertigt und ihre Herstellparameter optimiert sowie die mechanischen Eigenschaften untersucht.

Verbundvorhaben: Automatisierte, morphologische Analyse von Knochenmarkspräperaten für die Leukämie-Diagnostik (AutoMorLeu)

Für die Diagnose von Krankheiten wie Anämie oder Leukämie müssen Blutstammzellen untersucht werden. Dafür wird eine geringe Menge Knochenmark unter dem Mikroskop analysiert. Dies kann sehr zeitaufwändig sein, da diese Zellen oft dicht gepackt liegen und ihre Unterschiede nicht ohne weiteres sichtbar sind. Zudem schwankt die Qualität der Proben. Deshalb ist es bisher nicht möglich, die Untersuchung von Blutstammzellen zu automatisieren. Genau das ist jedoch das Ziel des Fraunhofer-Instituts für Integrierte Schaltungen in Erlangen sowie der Münchner Leukämielabor GmbH. Zunächst wird dafür ein automatisches Mikroskopiersystem entwickelt. Hinzu kommen dann neuartige Verfahren zur Analyse von Knochenmarksbildern. Die innovative Technologie soll ermöglichen, dass nun auch komplexe Zellhaufen und ähnlich aussehende Stammzellen bewertet werden können. Auf diese Weise könnte künftig rasch ein sicherer Befund vorliegen. Dies ist nicht zuletzt für eine gezielte Therapieentscheidung wichtig. Zudem würde die automatisierte Diagnostik deutlich preiswerter.

Entwicklung des Analysesystems (TP 1)

Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen (IIS) Standort Erlangen Am Wolfsmantel 33 91058 Erlangen

Leiter: Tel.: FKZ: Betrag: Laufzeit:

Dr. Christian Münzenmayer 09131 776-7310 01EZ1106A 312.768 EUR 01.06.2011 - 31.12.2013

Die Arbeitspakete im Teilprojekt des Fraunhofer-Instituts für Integrierte Schaltungen beschäftigen sich mit der Erforschung und Entwicklung neuer Verfahren zur Erkennung des zur Untersuchung geeigneten Bereichs im Ausstrich, der Lokalisierung von Zellen sowie der Berechnung von Merkmalen zur Charakterisierung und Klassifikation von Knochenmarkszellen. Anhand der vom Projektpartner Münchner Leukämielabor GmbH erstellten Bilddatenbank wird eine umfangreiche Evaluierung der Erkennungsleistung durchgeführt.

Erstellung der Bilddatenbank (TP 2)

MLL Münchner Leukämielabor GmbH Max-Lebsche-Platz 31 81377 München

Leiter: Tel.: FKZ: Betrag: Laufzeit:

Prof. Dr. Dr. Torsten Haferlach 089 990 17-100 01EZ1106B 48.236 EUR 01.07.2011 - 31.12.2013

Das Arbeitspaket im Teilprojekt des Münchner Leukämie-Labors umfasst die Erstellung einer Referenz-Bilddatenbank sowie die statistische Evaluierung des zu entwickelnden Diagnose-Systems.

Verbundvorhaben: Fixierendes chirurgisches Nahtmaterial (FixNaht)

Die moderne Chirurgie verlangt nach hochentwickelten Materialien für den Wundverschluss, die schnell und reversibel am Gewebe fixiert werden können. Das Verbundvorhaben FixNaht schlägt hierfür eine innovative Lösung zur Herstellung von selbsthaltenden Wundnähten und chirurgischen Netzen (Meshes) vor, die auf biomimetischen Verfahrensweisen für verbesserte Hafteigenschaften am Gewebe basiert. Als Vorbild dienen die extrem gut haftenden Lamellen auf den Zehenballen der Geckos. Es werden Polymerfasern mit Nanofibrillen versehen, die in unterschiedlichen Winkeln und mit unterschiedlichen Ausrichtungen aus der Faseroberfläche herausragen. Das entwickelte Nahtmaterial soll das Gewebe eigenständig, also ohne Knoten, maximal zusammenhalten. Diese Technologie könnte künftig Operationszeit sparen, die Zuverlässigkeit des Nahtverfahrens verbessern, das Nähen in endoskopischen Verfahren erleichtern, Narbengewebe und Traumatisierung verringern sowie kosmetische Ergebnisse verbessern.

Nanofibrillen (TP 1)

Max-Planck-Institut für Polymerforschung Ackermannweg 10 55128 Mainz

Leiter: Tel.: FKZ: Betrag: Laufzeit:

Dr. Aránzazu del Campo 06131 379-563 01EZ1105A 206.168 EUR 01.04.2011 - 31.03.2013

Am Max-Planck-Institut für Polymerforschung werden insbesondere die Nanofibrillen auf den Nahtmaterialien mit physikalischen Verfahren hergestellt, modifiziert und charakterisiert. Des Weiteren wird die chemische Zusammensetzung der Oberfläche nach erfolgter Plasmabehandlung untersucht. Das Mainzer Uniklinikum wird im Rahmen des Vorhabens Untersuchungen zur Gewebeverträglichkeit der neuartigen Materialien durchführen.

Haftmechanismus (TP 2)

Leibniz-Institut für Neue Materialien gemeinnützige Gesellschaft mit beschränkter Haftung Campus D2 2 66123 Saarbrücken

Leiter: Tel.: FKZ: Betrag: Laufzeit:

Prof. Dr. Eduard Arzt 0681 9300-500 01EZ1105B 102.767 EUR 01.04.2011 - 31.03.2013

Das Leibniz-Institut für Neue Materialien in Saarbrücken wird im Rahmen des Verbundvorhabens insbesondere den Adhäsionsmechanismus der Haftstrukturen untersuchen. Die Interaktion zwischen menschlichem Gewebe und Nahtmatrial wird hierfür unter anderem durch elektronenmikroskopische Aufnahmen analysiert.

Biokompatibilität (TP 3)

Universitätsmedizin der Johannes Gutenberg-Universität Mainz Institut für Pathologie Langenbeckstr. 1 55131 Mainz

Leiter: Tel.: FKZ: Betrag: Laufzeit:

MD Shahram Ghanaati 06131 174003 01EZ1105C 101.792 EUR 01.04.2011 - 31.03.2013

Das Mainzer Uniklinikum wird im Rahmen des Vorhabens Untersuchungen zur Gewebeverträglichkeit der neuartigen Materialien durchführen.

Einzelvorhaben: Minimal-invasive Implantation von Herzklappenprothesen zur Therapie einer Mitralinsuffizienz

Universitätsklinikum Jena Klinik für Innere Medizin I Erlanger Allee 101 07747 Jena

Leiter: Tel.: FKZ: Betrag: Laufzeit:

Dr. Alexander Lauten 03641 9324518 01EZ1103 339.327 EUR 01.07.2011 - 30.06.2013

Eine Herzenklappenerkrankung kann zu ausgeprägten Symptomen wie Luftnot und Belastungseinschränkung führen und lebensbedrohliche Folgeerkrankungen auslösen. Besonders häufig tritt bei älteren Menschen eine Undichtigkeit der Segelklappe der linken Herzkammer, eine "Mitralklappeninsuffizienz" auf. Behandelt wird diese heutzutage durch eine Operation am offenen Herzen und unter Einsatz der Herz-Lungenmaschine. Dabei wird die Mitralklappe "repariert" oder in schwerwiegenden Fällen durch eine Klappenprothese ersetzt. Ein derart aufwändiger Eingriff ist jedoch mit beträchtlichen Risiken verbunden und nicht immer erfolgreich. Es wird ein Verfahren entwickelt, bei dem erstmals eine Mitralklappenprothese über ein Blutgefäß von der Leiste aus genau an der richtigen Stelle im Herzen platziert wird. Dazu wollen die Ärzte und Wissenschaftler einen Katheter nutzen, über den ein neues, besonders flexibles Gerüst, ähnlich einem Stent, in das Herz eingeführt wird. Die Klappenprothese selbst ist zunächst eng zusammengefaltet und öffnet sich erst im Herzen, um dort die defekte Klappe zu ersetzen. Wenn sich das Verfahren bewährt, wäre die Behandlung erheblich schonender und kostengünstiger. Zudem könnten Risikopatienten behandelt werden die bisher - zum Beispiel aufgrund von Begleiterkrankungen - nicht operiert werden können.

Verbundvorhaben: Verbesserung der Gewebequalität von Korneatransplantaten mittels einer neuen Bioreaktortechnologie (KORNEA)

Hornhautspenden (Korneae) müssen, vom Gesetzgeber vorgeschrieben, vorkultiviert werden um eine gleichbleibende Transplantatqualität für den Empfänger zu gewährleisten. Jedoch wird dadurch etwa jede siebte gespendete Hornhaut aufgrund mangelnder Gewebequalität verworfen. Optimierte Bedingungen in der Vorkultur könnten dies verhindern und somit die Anzahl verfügbarer Transplantate erhöhen. Das in diesem Projekt untersuchte aerosolbasierte Kultursystem stellt möglicherweise eine solche dem bisher verwendeten Kulturverfahren überlegene Art der Kultivierung dar, da beim neuentwickelten Kultivierungsprinzip die Zellkonstrukte und Korneatransplantate kontinuierlich und mechanisch reizarm mittels eines per Ultraschall erzeugten Aerosols aus Nährmedium umhüllt werden. Diese Art der Nährstoffversorgung führt darüber hinaus zu einer höheren Unabhängigkeit von der Gewebeform und -größe bei gleichzeitig effizienterer Nährstoff-, vor allem aber Gasübertragung. Vorhabensziel ist der Transfer des aerosolbasierten Kultivierungsprinzips in Bezug auf die Versorgung von humanen Hornhauttransplantaten.

Entwicklung des Bioreaktormodells (TP 1 und 2)

Eberhard-Karls-Universität Tübingen Universitätsklinikum Zentrum für Regenerationsbiologie und Regenerative Medizin Paul-Ehrlich-Str. 15 72076 Tübingen

Leiter: Tel.: FKZ: Betrag: Laufzeit:

Dr. Lothar Just 07071 29-72176 01EZ1102A 294.014 EUR 01.04.2011 - 31.03.2013

In enger Zusammenarbeit mit dem Projektpartner Leibniz-Universität Hannover erfolgt in Tübingen zunächst die Erstellung eines Bioreaktor-Modells nach erforderlichen biotechnologischen Vorgaben zur Zerstäubung des Nährmediums per Ultraschalleinheit. Mittels des auf diese Weise entwickelten Bioreaktorsystems werden von Tübinger Seite aus unterschiedliche Kulturmedium-Aerosole auf tierische und schließlich auf menschliche Hornhautzellen aufgebracht und analysiert.

Entwicklung von Bioprozess-Techniken (TP 3)

Leibniz Universität Hannover Naturwissenschaftliche Fakultät Institut für Technische Chemie Callinstr. 3 30167 Hannover

Leiter: Tel.: FKZ: Betrag: Laufzeit:

Prof. Dr. Thomas Scheper 0511 762-2509 01EZ1102B 122.554 EUR 01.04.2011 - 31.03.2013

In Hannover erfolgen die Erstellung des Ultraschall-Bioreaktors nach biotechnologischen Vorgaben; Adaption der Korneahalterung an eine 3D-Kultivierung; Analyse unterschiedlich behandelter, oxidierter Kulturmedien auf Zellkulturen bezüglich der Vitalitätseigenschaften; Vergleich zellbiologischer Parameter von im Mediumnebel kultivierten Kaninchen-Kornea-Zellen mit denen von submers Behandelten und die Evaluation von Kaninchen-Korneaexplantaten sowie Analyse der Zellfunktion humaner Hornhaut nach Kultivierung im Bioreaktorsystem.

Verbundvorhaben: Individuell anpassbare PEEK-Rekonstruktionsplatte zur Überbrückung von Unterkieferdefekten

Unterkiefer können durch Verletzungen, Entzündungen oder Krebs beschädigt oder sogar unterbrochen werden. Um die volle Belastungsfähigkeit beim Kauen, Sprechen oder Schlucken wieder herzustellen, müssen diese Defekte operativ mit speziellen Kiefer-Implantaten (Plattensystemen) überbrückt werden. Nun wird ein neuartiges Plattensystem, das aus dem unverstärkten Kunststoff PEEK besteht, der bezüglich Festigkeit und Elastizität dem menschlichen Knochen gleichwertig ist, entwickelt. Er zeichnet sich auch durch eine sehr gute Verträglichkeit aus. Durch die Veränderung der klassischen Form des Implantats soll zugleich eine erhebliche Reduzierung der mechanischen Beanspruchungen erreicht und damit das Risiko auftretender Komplikationen in der postoperativen Phase minimiert werden. Um die vorkonfektionierte Rekonstruktionsplatte während der Operation individuell an den Kieferdefekt anpassen zu können, wird ein beheizbares Biegewerkzeug entwickelt. Lebensdauerversuche an Kiefermodellen sollen das Einsatzpotenzial der neuen Platte aufzeigen, bevor das finale Schlüsselexperiment im Tierversuch stattfindet.

Entwicklung des Unterkiefermodells (PEEK-RECO-SYS) (TP 2)

Hochschule Merseburg (FH) Geusaer Str. 06217 Merseburg

Leiter: Tel.: FKZ: Betrag: Laufzeit:

Prof. Dr. Wolf-Dietrich Knoll 03461 46-2917 01EZ1101B 88.347 EUR 01.07.2011 - 30.06.2013

An der Hochschule Merseburg erfolgt die Neuentwicklung eines Modells vom Human- und Tierunterkiefer. Diese Simulation des Kieferwinkel-Defektes ist die Basis für die Entwicklung einer Alternativform der PEEK-Rekonstruktionsplatte. Es schließt sich die Konstruktion einer beheizbaren Biegevorrichtung an. Der konstruktive Entwurf eines Versuchsstandes zur mechanischen Charakterisierung der Rekonstruktionsplatten wird in Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer Institut für Werkstoffmechanik in Halle/Saale entworfen.

Mechanische Charakterisierung der Rekonstruktionsplatte (TP 3)

Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik (IWM) Institutsteil Halle Walter-Hülse-Str. 1 06120 Halle (Saale)

Leiter: Tel.: FKZ: Betrag: Laufzeit:

Dr.-Ing. Stefan Schwan 0049 345 5589-282 01EZ1101C 186.339 EUR 01.07.2011 - 30.06.2014

Die PEEK-Labormuster sollen am Fraunhofer Institut für Werkstoffmechanik in Halle/Saale hinsichtlich ihrer Verträglichkeit unter besonderer Berücksichtigung der bearbeiteten Oberflächen untersucht werden. Zur mechanischen Charakterisierung verschiedener Plattensysteme (Standardrekonstruktionsplatte auf Titanbasis und neu entwickelte PEEK-Rekonstruktionsplatte) soll in Kooperation mit der Hochschule Merseburg ein Versuchsstand mit entsprechender Mess- und Aufnahmetechnik entwickelt und gebaut werden. In Abschluss sollen die mechanischen Daten zyklisch belasteter PEEK-Rekonstruktionsplatten experimentell durch einen Versuch bestimmt werden.

Fertigungstechniken für die Rekonstruktionsplatte (PEEK-RECO-SYS) (TP 4)

Medicon eG. Chirurgiemechaniker-Genossenschaft Abt. Produktentwicklung/Produktmanagement Gänsäcker 15 78532 Tuttlingen

Leiter: Tel.: FKZ: Betrag: Laufzeit:

Andreas Burger 0746 2200956 01EZ1101D 35.569 EUR 01.08.2011 - 31.07.2014

Durch die Medicon eG in Tuttlingen erfolgt die Umsetzung der Konstruktion der PEEK-Platten mittels geeigneter bzw. neuer Fertigungstechniken und -werkzeuge für die Produktion. Auf Grundlage des Wirkprinzips der neu entwickelten Biegevorrichtung sowie Art und Form dieser Biegewerkzeuge werden verschiedene Lösungskonzepte und Varianten entwickelt, damit die Rekonstruktionsplatten im OP-Raum entsprechend dem menschlichen Kiefer anmodelliert werden können.

Die Gewinner des Innovationswettbewerbs zur Förderung der Medizintechnik 2009

Einzelprojekt: Implantierbarer Schallsensor-Schallgeber-Wandlerbaustein im Mittelohr für die apparative Hörrehabilitation

Technische Universität Dresden Universitätsklinikum Carl Gustav Carus Klinik und Poliklinik für Hals-, Nasen- und Ohrenheilkunde Fetscherstr. 74 01307 Dresden

Leiter: Tel.: FKZ: Betrag: Laufzeit:

Prof. Dr. Th. Zahnert 0351 458-2025 01EZ1011 442.147 EUR 01.05.2010 - 30.04.2013

Zur Behandlung von Schwerhörigkeiten werden neben herkömmlichen Hörgeräten passive oder aktive Implantate, zunehmend in Form implantierbarer Hörgeräte, eingesetzt. Die erforderlichen Sensoren und Aktoren zeigen bisher oft Probleme bei der chirurgischen Handhabung oder der Langzeitstabilität und ziehen häufig irreversible Veränderungen der anatomischen und funktionellen Verhältnisse des Ohres nach sich. Es soll daher ein Wandler entwickelt werden, der operativ einfach zu verwenden ist, minimal traumatisch in die bestehende Anatomie integriert werden kann und eine hohe Funktionssicherheit besitzt. Der Wandler soll im Mittelohr zwischen Amboss und Steigbügel ohne zusätzliche Fixierung positioniert und somit in die natürliche Gehörknöchelchenkette integriert werden. Die Herausforderung besteht in der bisher nicht bekannten Entwicklung eines Miniatursensors und Aktuators in einem Bauteil. Im Schlüsselexperiment sollen der grundsätzliche konstruktive Aufbau und die geeigneten Algorithmen der Signalverarbeitung bestimmt und geprüft werden. Neben der Auswahl des Sensors und der Aktoren spielen die Maßnahmen zur Unterdrückung akustischer Rückkopplungen eine entscheidende Rolle. Es ist abschließend der Nachweis zu erbringen, ob der Schallsensor-Schallgeber-Wandlerbaustein sowohl ausreichend Verstärkungsreserve bereitstellt als auch die Anforderungen an eine Implantierung im Mittelohr erfüllt.

Verbundprojekt: Biosensor-basierte 129Xe-Magnetresonanztomographie in Zellen und Mausmodellen der Autoimmunität

In diesem Vorhaben soll die Magnetresonanztomographie (MRT) um eine Technologie für die ortsaufgelöste Darstellung immunologisch relevanter Protein-Interaktionen erweitert werden. Dafür steht ein bereits entwickelter, auf der erhöhten Empfindlichkeit optisch polarisierten Xenons-129 basierender Biosensor zur Verfügung. Dieser erlaubt die Bindung eines Antigens an den Haupthistokompatibilitätskomplex Klasse II (MHC) als zentrales Ereignis der adaptiven Immunantwort mittels der MR nachzuweisen. Es ist Ziel des geplanten Vorhabens, den Biosensor und zu entwickelnde Derivate in Zellverbänden und Tierexperimenten einzusetzen, um eine molekulare 129-Xe MR-Bildgebung zu erreichen. In Schlüsselexperimenten sollen immunologische Modelle der Rheumatoiden Arthritis und der Multiplen Sklerose an Zellverbänden und im Tiermodell evaluiert werden.

Methodologie für Bildgebung und Spektroskopie (TP 1)

Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) Abt. 8 - Medizinphysik und Metrologische Informationstechnik Fachbereich 8.1 Abbestr. 2-12 10587 Berlin

Leiter: Tel.: FKZ: Betrag: Laufzeit:

Dr. Lorenz Mitschang 030 3481-7632 01EZ1010A 224.994 EUR 01.05.2010 - 30.04.2013

In der PTB-Arbeitsgruppe MR-Messtechnik werden neu entwickelte Biosensoren auf ihre Tauglichkeit für die 129Xe-MR hin untersucht und die relevanten Parameter bestimmt. Es werden einschlägige Experimente für Bildgebung und Spektroskopie für Anwendungen mit 129Xe implementiert und getestet oder ggf. weiterentwickelt. Für die Durchführung der Schlüsselexperimente wird ein portabler Polarisator für die kontinuierliche Erzeugung von hoch polarisiertem 129Xe-Gas aufgebaut. Für die Einbringung des Gases in die Nährlösung des Bioreaktors werden ein angepasstes Perfusionssystem und für die Messungen am Tiermodell ein speziell zu adaptierendes Kleintier-Beatmungssystem realisiert. Das Vorhaben soll ein Verfahren nebst Gerätetechnik für die MRT zur Untersuchung von Immunerkrankungen am Tiermodell ermöglichen. Die zur Bildgebung benötigten Gerätetechniken werden als eigenständige Produkte im Sinne modularer 'add-ons' für konventionelle MRT-Systeme erstellt. Die Technologie soll dementsprechend an Hersteller im Bereich der MRT transferiert und potenziellen Anwendern von molekularer Bildgebung zugänglich gemacht werden.

Modellentwicklung und -evaluierung (TP 2)

Forschungsverbund Berlin e.V. Leibniz-Institut für Molekulare Pharmakologie Robert-Rössle-Str. 10 13125 Berlin

Leiter: Tel.: FKZ: Betrag: Laufzeit:

Dr. Christian Freund 030 94793-181 01EZ1010B 207025 EUR 01.05.2010 - 30.04.2013

Es ist geplant, Xenon-zugängliche Molekülkäfige mit krankheitsassoziierten Peptiden synthetisch zu verknüpfen, die dann als Biosensoren von den entsprechenden MHC-Subtypen auf Zelloberflächen spezifisch gebunden werden können. Eine solche funktionelle Beladung von Zellen soll mittels Fluoreszenzmethoden bestätigt und die Produktion von entzündungsrelevanten Zytokinen überprüft werden. Nachfolgend sind Tierexperimente an Mäusen geplant, welche die Bestimmung der Verteilung der an MHC gebundenen Biosensoren auf Makrophagen und anderen immunrelevanten Zellen mittels der MRT ermöglichen werden.

Verbundprojekt: Entwicklung eines zirkulären Knochenleitungshörers

Das Ziel des Vorhabens ist, ein Labormuster eines neuartigen, zirkulären Knochenleitungs-Gehörgangs-Hörers zu entwickeln und dessen prinzipielle Nutzbarkeit zu demonstrieren. Dieser Hörer soll die Vorteile bisher entwickelter Hörer vereinen, d.h. vor allem sollte der für die Sprache wichtige Frequenzbereich komplett abgedeckt werden können. Andererseits sollen die Nachteile bisheriger Hörer vermieden werden, insbesondere sollte für dessen Betrieb keine Operation wie beim implantierbaren oder knochenverankerten Hörgerät erforderlich sein. Weiterhin ist für den Tragekomfort wichtig, dass kein Okklusionseffekt auftritt. Auf Verbundebene werden der Gehörgang und die Aktorik experimentell charakterisiert.

Audiologische Charakterisierung der Transferfunktion der aufzuwendenden Energie für den Perzeptionsgewinn (TP 1)

Medizinische Hochschule Hannover Klinik für Phoniatrie und Pädaudiologie Carl-Neuberg-Str. 1 30625 Hannover

Leiter: Tel.: FKZ: Betrag: Laufzeit:

Prof. Dr. Dr. Martin Ptok 0511 532-9104 01EZ1009A 233.842 EUR 01.07.2010 - 30.06.2013

Die MHH wird die Beurteilung der Wahrnehmung des Tragekomforts sowie der subjektiven Empfindung des Okklusionseffektes vornehmen. Die Verbundpartner werden Labormuster von zirkulären Knochenleitungshörern entwickeln. Die MHH wird hierfür Scan-Rohdaten für Gehörgangsmodelle generieren und bei der Wahl des optimalen Ortes der Druckapplikation beraten sowie mit den zirkulären Knochenleitungshörern sogenannte Aufblähkurven bei Probanden ermitteln. Unter Verwendung sprachaudiometrischer Verfahren wird der Verständlichkeitszugewinn gemessen und beurteilt. Die MHH wird audiologische Untersuchungen mit den vom Verbundpartner bereitgestellten Labormustern durchführen.

Entwicklung der Aktorik (TP 2)

Technische Universität Ilmenau Fakultät für Maschinenbau Institut für Mikrosystemtechnik, Mechatronik und Mechanik Max-Planck-Ring 12 98693 Ilmenau

Leiter: Tel.: FKZ: Betrag: Laufzeit:

Prof. Dr. Thomas Sattel 03677 692480 01EZ1009B 228.421 EUR 01.07.2010 - 30.06.2013

Die TUI wird insbesondere die Übertragungseigenschaften des Körperschalls in Abhängigkeit des Anpressdruckes experimentell untersuchen und erste Aktordimensionierungen vornehmen. Die Verbundpartner werden Labormuster von zirkulären Knochenleitungshörern entwickeln. Die TUI wird dazu einen rechnergestützten Entwurf der Aktorik vornehmen und anschließend Labormuster konstruieren und experimentell untersuchen. Die TUI wird hierzu experimentelle schwingungstechnische Untersuchungen für verschiedene, von der TUI aufzubauende mechatronische Gesamtsysteme aus Mikrofon, Elektronik und Aktorik durchführen.

Verbundprojekt: Resorbierbare Implantatwerkstoffe auf Basis von Mg-Faserstrukturen

Im medizinischen Bereich (Orthopädie) besteht ein hoher Bedarf an resorbierbaren Implantaten zur Heilung von Knorpel- und Knochendefekten. Großvolumige Knochendefekte und insbesondere den Gelenkflächen nahe Knochendefekte stellen klinisch hohe Anforderungen an die Materialien zur Knochendefektfüllung. Entsprechende Implantate sollten aus einer hochporösen, mechanisch stabilen Struktur aufgebaut sein, die gut in das Gewebe einwächst und sich in einer Zeit, in der der Knochendefekt ausheilen kann, wieder abbaut.

Biokompatibilität von Mg-Faserstrukturen (TP 1)

Medizinische Hochschule Hannover Orthopädische Klinik Labor für Biomechanik und Biomaterialien Haubergstr. 3 30625 Hannover

Leiter: Tel.: FKZ: Betrag: Laufzeit:

PD Dr. Frank Witte 0511 532 8961 01EZ1008A 264.576 EUR 01.05.2010 - 31.10.2012

Ziel der Medizinischen Hochschule Hannover (MHH) ist es, die Biokompatibilität dieser Entwicklungen in vitro und in vivo zu überprüfen und in gemeinsamen Beratungen die Materialauswahl und Prozesstechnik auf Basis von toxikologischen Überlegungen zu optimieren. Es werden sowohl Empfehlungen zum Werkstoff und Aufbau der Faserstruktur (Porosität; Porengröße; Legierungen) als auch in vitro-Versuche zum Testen des Degradationsverhaltens und Tests auf Zytotoxizität in spezialisierten Bioreaktoren durchgeführt. Daran schließen sich in vivo-Tests an, zunächst an Kaninchen, bei positivem Ergebnis auch an Schweinen. Abschließend ist die Auswertung der Explantate mittels Mikro-Computertomographie und Histomorphometrie sowie mittels Immunhistochemie geplant.

Entwicklung und Herstellung von Mg-Faserstrukturen (TP 2)

Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung (IFAM) Institutsteil Dresden Winterbergstr. 28 01277 Dresden

Leiterin: Tel.: FKZ: Betrag: Laufzeit:

Dr.-Ing. Ingrid Morgenthal 0351 2537-320 01EZ1008B 200.000 EUR 01.05.2010 - 31.10.2012

Im Teilprojekt des IFAM werden hochporöse Strukturen auf Basis der Mg-Legierungs-Fasern (Schmelzextraktion) entwickelt. Schwerpunkte sind die Untersuchungen zur wechselseitigen Beeinflussung der Fertigungsschritte (Formgebung; Sinterung), der Legierungsbeschaffenheit und der Korrosion auf die Eigenschaften. Diese sind im Bezug auf die werkstofflichen und medizinischen  Anforderungen (ausreichende Primärfestigkeit, Gewebeverträglichkeit; gezielte Degradation) zu optimieren. Ziel der Entwicklung resorbierbarer Mg-Faserstrukturen ist es, die mechanischen Vorteile hinsichtlich Kompression, Torsion und Zug mit der positiven biologischen Wirkung für eine positive Knochenheilung zu verbinden, ohne zusätzliche Wachstumsstimulanzien mit ihren immunologischen Risiken zu verwenden. Die vorhabensgemäße Herstellungsroute des Sinterns schmelzextrahierter Mg-Fasern zur Erzielung offenporiger Strukturen hat zusätzlich den Vorteil, nicht auf Platzhalter angewiesen zu sein, die später wieder entfernt werden müssen und die sich negativ auf die Biokompatibilität auswirken können. Die aus bisherigen Entwicklungen bekannte rasche Korrosion soll durch eine gezielte Legierungsauswahl und Gefügemodifikation zu einer homogeneren und langsameren Korrosion des Implantates führen. Offenporige Strukturen bieten die zusätzliche Option der Beschichtung der inneren Oberfläche oder des Füllens der Porenräume zu einem Verbundwerkstoff, um Degradation und/oder Festigkeit zu beeinflussen.

Verbundprojekt: Bioimpedanz-geregelte Schluckneuroprothese (BigDysPro)

Es wird die Machbarkeit einer geregelten Neuroprothese für die Unterstützung des Schluckablaufs bei Schluckstörungen, z. B. infolge eines Schlaganfalls, geprüft. Durch elektrische Stimulation der äußeren Kehlkopfmuskulatur soll der Kehlkopfeingang verschlossen und eine Aspiration von Speichel und Nahrung vermieden werden. Mittels Elektromyographie der submentalen Muskulatur soll die Stimulation mit der Schluckintention des Patienten synchronisiert werden. Der Grad des Verschlusses der Atemwege sowie das Auftreten einer unerwünschten Aspiration sollen durch selbst entwickelte Bioimpedanz-Messverfahren fortlaufend erfasst werden. Abhängend von diesen Messungen erfolgt eine Regelung der Stimulationsintensität von Schluck zu Schluck mit dem Ziel, die Unterstützung durch die Neuroprothese kontinuierlich an die Bedürfnisse des Patienten anzupassen. Sollte eine Aspiration auftreten, wird im Fall einer fehlenden Abwehrreaktion diese ausgelöst.

Mess- und Stimulationssysteme

Technische Universität Berlin Fakultät IV - Elektrotechnik und Informatik Institut für Energie- und Automatisierungstechnik Fachgebiet Regelungssysteme Einsteinufer 17 10587 Berlin

Leiter: Tel.: FKZ: Betrag: Laufzeit:

Prof. Dr. Jörg Raisch 030 314-22945 01EZ1007A 229.512 EUR 01.04.2010 - 31.03.2013

Die TU Berlin entwickelt Mess- und Stimulationssysteme, Regelalgorithmen und Verfahren zur Schluckintentions- und Aspirationserkennung. Auf Verbundebene unterstützt die TU Berlin das Unfallkrankenhaus Berlin technisch bei der Durchführung der klinischen Untersuchungen.

Klinische Untersuchungen

Unfallkrankenhaus Berlin e.V. Klinik für Hals-, Nasen und Ohrenheilkunde Warener Str. 7 12683 Berlin

Leiter: Tel.: FKZ: Betrag: Laufzeit:

Dr. Rainer O. Seidl 030 5681 4301 01EZ1007B 230.388 EUR 01.04.2010 - 31.03.2013

Die an der TU Berlin entwickelten Messsysteme werden am UKB an gesunden Probanden und Patienten getestet. Zur Validierung der Bioimpedanz-Messverfahren erfolgt am UKB eine vergleichende Studie mit einer Videofluoroskopie bei Patienten. Die Machbarkeit und der Effekt einer Bioimpedanz-geregelten Schluckneuroprothese werden in einer Pilotstudie bei mehreren Dysphagiepatienten in einem Vorher-Nachher-Vergleich unter Verwendung von Videofluoroskopien am UKB geprüft.

Verbundprojekt: Computer-gestützte und nicht-invasive Klassifizierung kolorektaler Polypen anhand der Oberflächenvaskularisierung

Die Koloskopie ist das etablierte Standardverfahren zur Vorsorge und Therapie bei Dickdarmkrebs. Die genaue Charakterisierung von Kolonpolypen ist dabei von großer diagnostischer und therapeutischer Bedeutung. Sowohl durch die bisher etablierten als auch durch neuere Techniken lässt sich allerdings keine ausreichende diagnostische Genauigkeit erreichen. Zudem sind diese Techniken untersucherabhängig. Ziel des Verbundes ist deshalb die Etablierung eines nicht-invasiven und untersucherunabhängigen Verfahrens zur Differenzierung von Kolonpolypen, so dass bereits während der Koloskopie individuell bei jedem Patienten über die Notwendigkeit einer Polypenentfernung entschieden werden kann. Art und das Ausmaß der Gefäßneubildung von Kolonpolypen ist hierbei ein wichtiger Parameter zu deren Charakterisierung. Mittels spezieller Beleuchtung und einer computer-gestützten Auswertung der Gefäßneubildung in endoskopischem Bildmaterial soll ein neues diagnostisches Verfahren zur zuverlässigen Charakterisierung von Kolonpolypen etabliert werden. Ziel ist es, die Anzahl der Polypenentfernungen zu senken, so dass das Auftreten von Nebenwirkungen reduziert wird und eine schonende Behandlung für den Patienten möglicht ist.

Identifikation von Vaskularisierungsparametern für Dickdarmpolypen unter NBI-Beleuchtung

Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen Fakultät 10 - Medizin und Universitätsklinikum Medizinische Klinik III Gastroenterologie und Stoffwechselkrankheiten Pauwelsstr. 30 52074 Aachen

Leiter: Tel.: FKZ: Betrag: Laufzeit:

Dr. Jens Tischendorf 0241 80-80860 01EZ1006A 127384 EUR 01.06.2010 - 30.05.2013

Die Medizinische Klinik III – Gastroenterologie und Stoffwechselkrankheiten – des Universitätsklinikums Aachen erweitert im Rahmen des Projektes eine vorhandene Datenbank mit endoskopischen Bildern und den dazu gehörigen histologischen und klinischen Daten. Außerdem trägt sie mit ihrer medizinischen Expertise zur Ermittlung der notwendigen Klassifizierungsparameter bei. Im Rahmen einer Pilotstudie soll abschließend die klinische Relevanz des etablierten Verfahrens unter Einsatz eines Labormusters untersucht werden.

Implementierung von Algorithmen zur automatisierten Klassifikation von Dickdarmpolypen unter NBI-Beleuchtung

Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen Fakultät 6 - Elektrotechnik und Informationstechnik Lehrstuhl für Bildverarbeitung Sommerfeldstr. 24 52074 Aachen

Leiter: Tel.: FKZ: Betrag: Laufzeit:

Prof. Dr.-Ing. Til Aach 0241 80-27860 01EZ1006B 134828 EUR 01.06.2010 - 30.05.2013

Am Lehrstuhl für Bildverarbeitung der RWTH Aachen sollen - durch eine Filterung des während der Untersuchungen in der Endoskopie gewonnenen Bildmaterials und die anschließende Gefäßsegmentierung - Blutgefäßkarten erstellt werden. Außerdem sollen, in Zusammenarbeit mit den Medizinern des Verbundprojektes, quantitativ messbare Größen für die Gefäßneubildung bestimmt werden. Basierend auf diesen Größen soll mit Hilfe etablierter Verfahren aus der Mustererkennung die wahrscheinliche Einordnung der Polypen berechnet werden.

Verbundprojekt: Regelung der chirurgischen Fräskopfführung auf Grundlage richtungsspezifischer elektrischer Impedanzanalyse

Das Ziel dieses Schlüsselexperiments ist der Aufbau eines Labormusters, welches auf der Grundlage der Bioimpedanzmesstechnik eine rückgekoppelte Fräskopfführung in der Chirurgie ermöglicht. Diese Realisierung kann von einer Notabschaltung bis zur vollständig geregelten Fräskopfführung reichen und stellt so für Eingriffe in der Hüftendoprothetik eine große Unterstützung dar.

Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen Helmholtz-Institut für Biomedizinische Technik Lehrstuhl für Medizintechnik Pauwelsstr. 20 52074 Aachen

Leiter: Tel.: FKZ: Betrag: Laufzeit:

Prof. Dr.-Ing. Klaus Radermacher 0241 80-23870 01EZ1005 473.788 EUR 01.08.2010 - 31.12.2012

Nach der Erstellung eines Lastenhefts muss die generelle Impedanzcharakteristik von den verschiedenen Medien im Arbeitsbereich ausgemessen werden. Aus diesen Untersuchungen können relevante Eckdaten gewonnen werden, die bei der späteren Realisierung des Gesamtsystems benötigt werden (Grenzwerte, Nichtlinearitäten, sinnvolle Frequenzbereiche etc.) Die Integration des Messsystems in klassische Verfahren der Fräskopfführung wird vorbereitet und die Grenzen dieser Ansteuerung erarbeitet. Nachfolgend wird der Aufbau des Sensorsystems geplant, durchgeführt und anschließend in dem entsprechenden Arbeitsbereich geprüft. Der Aufbau einer regelbaren Fräskopfführung wird parallel aufgesetzt und die Arbeitsweise (kontrollierbare Steuerung der Bewegung) realisiert. In „der praktischen Machbarkeit" werden beide Aufbauten fusionieren. Jetzt kann eine Regelung der Fräskopfführung entwickelt werden. Dies umfasst eine Anpassung der Sensorik, die Integration der Sensortechnik in die Frästechnik und die softwareseitig algorithmische Realisierung der Regelung.

Verbundprojekt: "Metacell" -  modulares Nachweissystem für Tumorzellen in Körperflüssigkeiten

Ziel des Projektes ist es, ein leicht anwendbares, preiswertes und treffsicheres Laborsystem zu entwickeln, mit dem Krebszellen in geringsten Mengen in einer Blutprobe aufgespürt und typisiert werden können. Das System beruht auf sogenannten „Nano-Angeln", dies sind neuartige Oberflächen (Hydrogelsubstrate) mit winzigen "Tentakeln", die nur das Fünfzigstel einer Haaresbreite lang sind. Diese Nano-Strukturen können wie Angeln gezielt Krebszellen aus verschiedenen Patientenproben „herausfischen". Das in diesem Projekt zu entwickelnde Labormuster soll drei Module umfassen: Zellseparation I (Modul I), Zellseparation II und Färbereaktion (Modul II) und den optischen Nachweis sowie die Auswertung der Ergebnisse (Modul III).

Optimierung immunchemischer Nachweisverfahren; Validierung der einzelnen Prozessschritte und Erweiterung auf andere Tumorarten (TP 1)

Universitätsklinikum Hamburg-Eppendorf Zentrum für Experimentelle Medizin Institut für Tumorbiologie Martinistr. 52 20251 Hamburg

Leiter: Tel.: FKZ: Betrag: Laufzeit:

Prof. Dr. Burkhard Brandt 040 4710-57495 01EZ1004A 806.545 EUR 01.04.2010 - 31.03.2013

Das Universitätsklinikum Hamburg-Eppendorf, wird die Optimierung der fluoreszenzbasierten, immuncytochemischen Färbungen von Tumorzellen zur Detektion im automatisierten Separationsprozess durchführen. Darüber hinaus werden die Validierung der einzelnen Prozessschritte von der Anreicherung der Tumorzellen aus Vollblut über die spezifische Separation mittels Hydrogeloberflächen bis zur Detektion und Charakterisierung durch die automatisierte Ausleseeinheit realisiert. Das Anwendungsspektrum wird auf ausgewählte andere Tumorarten erweitert. Neueste molekularbiologische Techniken und immunchemische Nachweisverfahren werden eingesetzt.

Entwicklung Vorseparations- und Zellisolationsmodule (TP 2)

XanTec bioanalytics GmbH Merowingerplatz 1a 40225 Düsseldorf

Leiter: Tel.: FKZ: Betrag: Laufzeit:

Erk Gedig 0211 99364744 01EZ1004B 577.194 EUR 01.04.2010 - 31.03.2013

Aufbauend auf Erkenntnissen des Vorläuferprojekts SpezZeS wird XanTec in diesem Projekt die Module zur Probenaufbereitung und -inkubation entwickeln und sukzessive optimieren. Weiterhin werden die hydrodynamischen Inkubationsparameter sowie die Eigenschaften der Separationsoberflächen optimiert. Verschiedene Geometrien und Inkubationsparameter werden nacheinander getestet und durch (Fluoreszenz-)mikroskopie validiert werden. Tumor- und WBC-Konzentrationen in Blut werden mittels Durchflusszytometrie, Nanotopologie und Bindungseigenschaften der Separationsoberfläche mittels SPR und AFM analysiert.

Entwicklung eines optischen Detektionsmoduls auf einer eigenen Technologieplattform durch umfangreiche Softwareanpassung (TP 3)

SynenTec GmbH Otto-Hahn-Str. 9 a 25337 Elmshorn

Leiter: Tel.: FKZ: Betrag: Laufzeit:

Dipl.-Ing. Stefan Hummel 04121 46311-10 01EZ1004C 302.410 EUR 01.04.2010 - 31.03.2013

SynenTec wird ein optisches Auslesesystem entwickeln, welches den spezifischen Anforderungen des Gesamtsystems genügt. Hierunter fallen die Entwicklung der multiparametrischen Analyse, die Entwicklung der Auswertesoftware und der Bedieneroberfläche sowie die Validierung der Benutzerschnittstelle für die optische Ausleseeinheit. In allen drei Phasen müssen Informationen aus den Arbeitspaketen der Projektpartner, welche parallel dazu laufen, aufgenommen, verarbeitet und in die Ausleseeinheit integriert werden.

Entwicklung und Fertigung eines Labormusters (TP 4)

Vulkan Technic Maschinen-Konstruktions GmbH Geschäftsbereich ABBIS Vulkanstr. 1 54578 Wiesbaum

Leiterin: Tel.: FKZ: Betrag: Laufzeit:

Dr. Berit Cleven 06593 998-175 01EZ1004D 501.223 EUR 01.04.2010 - 31.03.2013

Im Rahmen der industriellen Forschung übernimmt die Vulkan Technic Maschinen-Konstruktions GmbH die Entwicklung und Fertigung eines Labormusters. Diese Arbeiten umfassen die Planung und Bauteileauswahl für das System, 3D-CAD-Konstruktion,, Steuerungsplanung und Softwareentwicklung und die abschließende Fertigung und Montage des Labormusters. Begleitet werden diese Arbeiten von Durchführbarkeitsstudien zu Baugruppen und Gesamtsystem auch im Hinblick auf eine spätere Serienproduktion.

Einzelprojekt: Zentralvenöser Dauerkatheter mit verschließbarem Lumen

Charité - Universitätsmedizin Berlin Campus Mitte - Klinik für kardiovaskuläre Chirurgie Labor für Biofluidmechanik Thielallee 73 14195 Berlin

Leiter: Tel.: FKZ: Betrag: Laufzeit:

Dr.-Ing. Ulrich Kertzscher 030 450-553838 01EZ1003 300.339 EUR 01.10.2010 - 30.09.2013

Ein dauerhaft nutzbarer zentralvenöser Katheter wird in der Klinik für zahlreiche Anwendungen benötigt. Der zentralvenöse Dauerkatheter führt jedoch häufig zu Infektionen. Die Probleme entstehen durch das Eindringen von Keimen in den Körper. Ziel des Vorhabens ist daher die Machbarkeitsstudie eines zentralvenösen Dauerkatheters mit verschließbarem Lumen. Es ist vorgesehen, das Problem durch einen neuartigen Ballon zu lösen, der nach jeder Nutzung des Katheters das Lumen vollständig ausfüllt und verschließt und so kein Volumen für die Bildung eines Biofilms lässt. Der neuartige Verschluss des Lumens für den dauerhaften zentralvenösen Katheter verspricht also eine Vermeidung von Infektionen, da die Entstehung eines Bioreaktors für Bakterien verhindert wird. Die Arbeiten umfassen: Entwicklung, Konstruktion und Fertigung des Lumenverschlussballons und des Ballonaktuators, mikrobiologische in vitro-Untersuchung der Wirkung, Integration und Fertigung von Hautdurchleitung und Tierversuchskathetern, Durchführung und Auswertung der Tierversuche als Schlüsselexperiment und Untersuchungen zu möglichen Anwendungsfeldern des Prinzips.

Verbundprojekt: Bipolare Radiofrequenz- induzierte Thermofusion (BIRTH) - Evaluation eines innovativen Ansatzes zur gastrointestinalen Anastomosenheilung

Verlässliche Methoden und Instrumente zum Fügen von Gewebe, z. B. zum Verbinden von Organenteilen, sind wichtige Vorraussetzungen für eine sichere chirurgische Intervention und die Vermeidung von gefährlichen Komplikationen nach erfolgter Operation. Bei chirurgischen Eingriffen am Darm werden bislang die Enden der verbliebenen Darmabschnitte mit Naht- und Klammertechniken zusammengefügt. Damit verbunden ist ein gewisses Restrisiko, dass diese Verbindungen undicht werden oder sogar reißen können. Die TU Berlin und die Charité arbeiten in Rahmen dieses Vorhabens an einer schonenden Alternative. Mit Hilfe der sogenannten "Thermofusionstechnik" sollen die Darmwandenden miteinander verschweißt werden, um die Wundheilung als auch die Komplikationsrate nach einer Darmresektion entscheidend zu verbessern.

Teilprojekt 1 (medizin- und biotechnische Fragestellung)

Technische Universität Berlin Fakultät V - Verkehrs- und Maschinensysteme Institut für Konstruktion, Mikro- und Medizintechnik Fachgebiet Medizintechnik Dovestr. 6 10587 Berlin

Leiter: Tel.: FKZ: Betrag: Laufzeit:

Prof. Dr.-Ing. Marc Kraft 030 314-23388 01EZ1002A 272.853 EUR 01.04.2010 - 31.12.2011

An der TU Berlin sollen der Versuchsaufbau realisiert und ein Labormuster für die Thermofusion entwickelt werden. Dies beinhaltet insbesondere die Optimierung der Prozessparameter hinsichtlich Temperatur, Kompressionsdruck und Zeit, um eine ausreichend stabile Thermofusion der Darmabschnitte zu erreichen. Die Fusionsnähte werden mit biotechnologischen Verfahren bewertet und auf ihre Stabilität sowie ihr Wundheilungsverhalten untersucht.

Teilprojekt 2 (medizinische Fragestellung)

Charité - Universitätsmedizin Berlin Campus Benjamin Franklin Chirurgische Klinik I Hindenburgdamm 30 12200 Berlin

Leiter: Tel.: FKZ: Betrag: Laufzeit:

PD Dr. med. Jörg-Peter Ritz 030 84452543 01EZ1002B 128.269 EUR 01.04.2010 - 31.12.2011

An der Charité werden in ex vivo-Versuchen mit der neuen Technik Rattendärme miteinander fusioniert und die Ergebnisse medizinisch bewertet. Nach erfolgter Prozessoptimierung sollen anhand der gewonnenen Erkenntnisse die medizinischen Anforderungen an die Durchführung von in vivo-Versuchen abgeleitet werden. Im Tierversuch wird schließlich die Thermofusion am Kolon von Ratten durchgeführt und der Wundheilungsverlauf im Vergleich zu handgenähten Anastomosen bewertet.

Verbundprojekt: Nanostrukturierte Cochleaelektroden zur elektrischen Charakterisierung sowie zur Manipulation von Zellen

Der Verbund „Nanostrukturierte Cochleaelektroden zur elektrischen Charakterisierung sowie zur Manipulation von Zellen“ widmet sich dem im medizinischen Bereich dringenden Forschungs- und Entwicklungsbedarf zu Grenzflächen zwischen lebendem Gewebe und Implantaten (z. B. Cochleaimplantate, Herzschrittmacher oder Hirnstimulatoren). Der Kontakt zwischen Elektroden und Zellen ist in der Medizintechnik sowohl für elektrische Messungen als auch für die elektrische Stimulation lebender Zellen und Gewebe von besonderer Bedeutung. Zu stimulierende Zellen sollen dabei einen möglichst guten Kontakt, andere Zellen - wie Bindegewebs- oder Stützzellen - dürfen keinen Kontakt haben oder sollten wieder von der Oberfläche abgelöst werden. Die dauerhafte Besiedelung von Elektroden führt zu erheblichen Messunsicherheiten bis hin zur Zerstörung der Elektrode. Ziel der Verbundpartner ist es, durch eine Strukturierung der Cochleaelektrode im Nanometermaßstab, zusammen mit dem Anlegen kurzzeitiger elektrischer Felder, den Bewuchs der Elektroden zu verhindern bzw. den Elektrode-Zellkontakt zu manipulieren. Durch den verbesserten Elektrodenkontakt sollen die audiellen Fähigkeiten ertaubter Patienten auf einem höheren Niveau wiederhergestellt werden.

Elektrische Manipulation des zellulären Besatzes

Institut für Bioprozess- und Analysenmesstechnik e.V. Rosenhof 37308 Heilbad Heiligenstadt

Leiter: Tel.: FKZ: Betrag: Laufzeit:

Prof. Dieter Beckmann 03606 671-100 01EZ1001A 153227 EUR 01.06.2010 - 31.05.2012

Am Institut für Bioprozess- und Analysenmesstechnik e.V. in Heiligenstadt werden Spannungs- und Zeitbereiche für die Versuche mit Zellen ermittelt und dann das Zellwachstum auf den Elektroden elektrisch beeinflusst. Gebrauchte Elektroden sollen auf Zellrückstände untersucht werden.

Zellzucht und Besiedlung der Cochleaelektroden

Medizinische Hochschule Hannover Klinik und Poliklinik für HNO Carl-Neuberg-Str. 1 30625 Hannover

Leiter: Tel.: FKZ: Betrag: Laufzeit:

Prof. Dr. med. Thomas Lenarz 0511 532-6565 01EZ1001B 145227 EUR 01.06.2010 - 31.05.2012

An der Medizinischen Hochschule erfolgt die Testung der entwickelten Oberflächen und elektronischen Systeme am biologischen System (Aufwachsversuche mit und ohne Feldapplikation). Hierzu zählen sowohl die Untersuchungen an Standardzelllinien als auch an frisch isolierten ohrspezifischen Fibroblasten und Nervenzellen.

Entwicklung und Herstellung nanostrukturierter Elektroden

Fraunhofer-Institut für Integrierte Systeme und Bauelementetechnologie (IISB) Schottkystr. 10 91058 Erlangen

Leiter: Tel.: FKZ: Betrag: Laufzeit:

Dr.-Ing. Mathias Rommel 0049 9131 761-108 01EZ1001C 77995 EUR 01.06.2010 - 31.05.2012

Das Ziel dieses Teilprojektes ist die Herstellung nanostrukturierter Elektroden mit unterschiedlicher Form, Dimension und Anordnung der einzelnen Nanostrukturen. Am Fraunhofer Institut für Integrierte Systeme und Bauelementetechnologie in Erlangen sollen dazu verschiedene Prozessierungsoptionen probiert und optimiert werden, zumal die im Rahmen des Projektes aufgeworfene Fragestellung auf eine möglichst homogene Anordnung der Nanostrukturen abzielt. Am Schluss des Prozesses steht die Häusung der Chips zur weiteren Verwendung durch die Verbundpartner.

Die Gewinner des Innovationswettbewerbs zur Förderung der Medizintechnik 2008

Verbundprojekt: Neuartige intravesikale Therapie der Überaktiven Harnblase mittels eines biodegradierbaren Drug-Release-Systems, Bio-INDRESYS

Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen Fakultät 10 - Medizin und Universitätsklinikum Universitätsklinikum Pauwelsstr. 30 52074 Aachen

Leiter: Tel.: FKZ: Betrag: Laufzeit:

Dr. Joachim Grosse 0241 80-36793 01EZ0913 178.771 EUR 01.05.2009 - 31.10.2011

Der Symptomkomplex der Überaktiven Harnblase stellt eine der häufigsten urologischen chronischen Erkrankungen dar. Ziel des Verbundprojektes "Bio-INDRESYS" ist die Entwicklung eines Drug-Release-Systems (DRS), welches einen neuen Ansatz zur Behandlung dieser Erkrankung ermöglicht. Dabei werden spezielle Kunststoffkügelchen mit einem Wirkstoff zur Behandlung der Überaktiven Harnblase beladen. Diese werden wie an einer Perlenkette aufgereiht durch einen Katheter in der Harnblase platziert, wo sie den Wirkstoff kontinuierlich über einen mehrwöchigen Zeitraum freigeben und sich dabei rückstandslos auflösen. Am Institut für Kunststoffverarbeitung (IKV) wird hierzu das CESP-Aufschäumverfahren zur Herstellung der Wirkstoff-Beladenen Kunststoffkügelchen modifiziert und an die Anforderungen der klinischen Untersuchungen angepasst. Am Institut für Urologie der RWTH Aachen werden das Freisetzungsverhalten und die pharmakologische Wirksamkeit der im IKV hergestellten Wirkstoffträger mittels in vitro-Versuchen untersucht. Das optimierte System wird in einem Modellversuch im Minischwein untersucht. Die dämpfende Wirkung des Drug-Release-Systems auf die Aktivität der Blase soll dabei mittels eines telemetrischen Systems verfolgt werden. Ebenso wird die Integrität des Blasengewebes im Hinblick auf die Biokompatibilität des Systems untersucht. Nach Entwicklung und Herstellung des ersten funktionsfähigen Drug-Release-Systems sind weitere Verbesserungen oder Neuentwicklungen durch die beteiligten Partner geplant, um das System in klinischen Studien prüfen zu können und zur Marktreife zu führen.

Verbundprojekt: IDA - Intraorale Datenabnahme mittels Ultraschallmikroscanner

Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen Fakultät 10 - Medizin und Universitätsklinikum Klinik für zahnärztliche Prothetik Pauwelsstr. 30 52074 Aachen

Leiter: Tel.: FKZ: Betrag: Laufzeit:

Prof. Dr. Stefan Wolfart 0241 80-88241 01EZ0929 115.538 EUR 01.07.2009 - 30.06.2012

BEGO Medical GmbH Wilhelm-Herbst-Str. 1 28359 Bremen

Leiter: Tel.: FKZ: Betrag: Laufzeit:

Dr. Ingo Uckelmann 0421 2028-181 01EZ0928 115.248 EUR 01.07.2009 - 30.06.2012

SurgiTAIX AG Pauwelsstr. 19 52074 Aachen

Leiter: Tel.: FKZ: Betrag: Laufzeit:

Dipl.-Ing. Holger Weber 0241 9632-146 01EZ0927 235.815 EUR 01.07.2009 - 30.06.2012

Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen Helmholtz-Institut für Biomedizinische Technik Lehrstuhl für Medizintechnik Pauwelsstr. 20 52074 Aachen

Leiter: Tel.: FKZ: Betrag: Laufzeit:

Dr. Stefan Heger 0241 80-23879 01EZ0926 738.074 EUR 01.07.2009 - 30.06.2012

Zur Herstellung von passgenauem Zahnersatz (z. B. Kronen und Brückengerüsten) sollen in diesem Verbundprojekt Zähne mittels Ultraschall kosteneffizient, schonend, schnell und exakt abgeformt werden. Mit einem miniaturisierten Ultraschallscanner für den Mundbereich wird dabei die Form der Zähne bis zum Zahnhals präzise erfasst. Anhand dieser Daten kann anschließend mit CAD/CAM-Verfahren der Zahnersatz angefertigt werden. Anders als bei der konventionellen Abformung wird das Ergebnis nicht durch das Vorhandensein von Blut oder Speichel im Mundraum beeinträchtigt. Außerdem können auch Bereiche abgeformt werden, die sich unterhalb des Zahnfleischs befinden. An der RWTH Aachen (mediTEC) werden 3D-Ultraschall-Scanstrategien optimiert und evaluiert. Aufbauend erfolgt die Entwicklung des miniaturisierten Ultraschall-Mikroscanner Funktionsmusters, die Entwicklung der Steuer- und Regelungsmodule, die Untersuchung von Methoden zur Schallankopplung sowie die Evaluierung anhand optischer Referenzscans. Bei SurgiTAIX werden hochfrequente Ultraschallsende- und Empfangsmodule sowie den Scanner stabilisierende Haltesysteme bereitgestellt, evaluiert und integriert. BEGO fertigt optische Referenzscans sowie korrespondierende Kronen und Brückengerüste zur Überprüfung der Passgenauigkeit an und integriert den Scanner in die CAD/CAM Prozesskette. Die Klinik für zahnärztliche Prothetik (ZAP) stellt Zahnmodelle und Präparate bereit, evaluiert die Passgenauigkeit der Implantate und führt Untersuchungen zur Optimierung der Zahnpräparation durch.

Verbundprojekt: Neuartige Bildgebung mit gesteigerter Datenqualität in der Röntgendiagnostik mit gitterbasierter Phasenkontrast-Technik (PHACT)

Siemens Aktiengesellschaft Corporate Technology Otto-Hahn-Ring 6 81739 München

Leiter: Tel.: FKZ: Betrag: Laufzeit:

Dr. Manfred Schuster 089 636-44165 01EZ0925 770.260 EUR 01.04.2009 - 31.03.2012

Forschungszentrum Karlsruhe Gesellschaft mit beschränkter Haftung Institut für Mikrostrukturtechnik (IMT) Hermann-von-Helmholtz-Platz 1 76344 Eggenstein-Leopoldshafen

Leiter: Tel.: FKZ: Betrag: Laufzeit:

Dr. Jürgen Mohr 07247 82-4433 01EZ0924 632.989 EUR 01.04.2009 - 31.03.2012

Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg Naturwissenschaftliche Fakultät Department Physik Experimentalphysik (Teilchenphysik- und Astroteilchenphysik) Erwin-Rommel-Str. 1 91058 Erlangen

Leiterin: Tel.: FKZ: Betrag: Laufzeit:

Prof. Dr. Gisela Anton 09131 852-7151 01EZ0923 598.843 EUR 01.04.2009 - 31.03.2012

Die Röntgen-Phasenkontrast-Technik mit Transmissionsgittern stellt ein physikalisch neues Verfahren dar. Mit Hilfe dieses Verfahrens soll die Weichteilerkennung in der Röntgendiagnostik wesentlich verbessert werden und damit eine frühzeitigere Erkennung von Tumoren ermöglicht werden. Diese Technik verspricht außerdem eine Verringerung der Dosisbelastung. An dieser Technik arbeiten Wissenschaftler der Abteilung Physik der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg, des Instituts für Mikrostrukturtechnik (IMT), Forschungszentrum Karlsruhe und der Abteilung Corporate Technology der Siemens Aktiengesellschaft, München. Ziel des Verbundes ist es, die technologischen Voraussetzungen zu schaffen, um das Verfahren bei röntgendiagnostischen Untersuchungen anwenden zu können. Hieraus ergeben sich vier Arbeitspakete: 1. Herstellung der Gitterstrukturen für höhere Röntgenenergien und auf größeren Gitterflächen; 2. Algorithmen für die Interpretation der gewonnenen Bilddaten und Einsatz von energieauflösenden Array-Detektoren zur experimentellen Validierung der röntgenoptischen Parameter; 3. Konzeption und Aufbau von Funktionsmustern; 4. Modifizierung eines herkömmlichen CT-Systems zur Gewinnung erster vorklinischer Erfahrungen. Die Universität Erlangen wird dabei die Gitterstrukturen untersuchen und die mathematischen Algorithmen zur Bildinterpretation entwickeln. Am Forschungszentrum Karlsruhe werden die Technologien entwickelt, mit denen die Gitterstrukturen realisiert werden können. Die Dimensionen der Gitterstrukturen liegen im Mikrometerbereich und die Strukturhöhen müssen über 100 µm aufweisen. Zu deren Herstellung soll das LIGA-Verfahren eingesetzt werden. Hier stellt die Einhaltung der Höhentoleranz der durch Galvanik hergestellten Metallstrukturen besondere prozesstechnische Herausforderungen dar. Bei der Siemens AG soll das zu entwickelnde System unter verschiedenen Bedingungen simuliert werden. Zur Funktionskontrolle der neuen Technik werden die physikalischen Eigenschaften der neuartigen Transmissionsgitter in einem bereits vorhandenen Messaufbau getestet. Darüber hinaus soll eine Charakterisierung des Systems mit und ohne Versuchsobjekt erfolgen und mit der Simulation verglichen werden.

Verbundprojekt: "Invasionsfreie Pränataldiagnostik auf Einzelzellbasis"

Im Rahmen des Verbundes "Invasionsfreie Pränataldiagnostik auf Einzelzellbasis" sollen die technologischen Grundlagen erarbeitet werden, auf deren Basis eine nicht-invasive pränatale Analyse bezüglich Erbkrankheiten und chromosomalen Aberrationen ermöglicht werden kann. Hierfür werden fetale Zellen aus dem mütterlichen Blut in einem zweistufigen Verfahren aus Aufkonzentrierung und fluidischer Separierung gewonnen. Diese Zellen werden in einer von der Beckman Coulter Biomedical GmbH entwickelten Amplifikationsplattform mittels Einzelzell-PCR analysiert. Das Ergebnis dieser Multiplex-PCR wird mittels eines statistischen Verfahrens, dem sogenannten Digital Counting (DigC), so ausgewertet, dass anormale Chromosomenanzahlen sicher analysiert werden können.

Zellaufkonzentrierung und - Isolierung

Universitätsklinikum Jena Klinik für Frauenheilkunde und Geburtshilfe Abteilung für Geburtshilfe, Placentalabor Bachstr. 18 07743 Jena

Leiter: Tel.: FKZ: Betrag: Laufzeit:

PD Dr. Udo Markert 03641 933-763 01EZ0922 306.358 EUR 01.11.2009 - 31.10.2012

In diesem Teilprojekt sollen verschiedene Methoden zur Aufkonzentrierung von Zellen aus dem Blut miteinander verglichen und auf das Chipsystem optimiert werden. Aus den verbleibenden Zellen werden mittels Magnet-aktivierter Zell-Separation unter Verwendung von Antikörper-Cocktails die nicht-relevanten mütterlichen Zellen ausgesondert und die Aufreinigungseffizienz gemessen. Daran schließt sich die Charakterisierung verschiedener Antikörper für einen speziellen Typ fetaler Zellen an, die im mütterlichen Blut gefunden werden können. Zur Optimierung der Methode wird zu Beginn venöses Spenderblut mit fetalem Blut aus Plazenten versetzt, um die fetalen Zellen im Spenderblut zu detektieren. Zudem wird das gesamte System auf seine Praktikabilität beim Nutzer durchgeführt und getestet. Ein ähnliches Isolations- und Analyseverfahren wird an Granulosazellen etabliert.

Anforderungsprofil, Systemkomponenten, Flusskammer

Beckman Coulter Biomedical GmbH Abt. Advalytix Products Sauerbruchstr. 50 81377 München

Leiter: Tel.: FKZ: Betrag: Laufzeit:

Dr. Zeno Guttenberg 089 579589-3574 01EZ0921 682.454 EUR 01.11.2009 - 31.10.2012

An die Aufkonzentrierung fetaler Blutzellen aus mütterlichen Blut schließt die Charakterisierung verschiedener Antikörper für einen speziellen Typ von Blutzelle an, die gut für eine genetische Analyse geeignet ist. Zudem wird die mikrofluidische Kammer mit dem Oberflächenwellen (SAW-) Chip und der dazugehörigen Peripherie begonnen. Mit diesem System können sowohl Flüssigkeiten gepumpt als auch Zellen vereinzelt werden. Für die genetische Analyse der Einzelzellen werden zwei verschiedene Testmethoden verwendet. Der STR-Test (short tandem repeat) soll eine zweifelsfreie Erkennung von fötalen Zellen ermöglichen, die Digital Counting Methode wird Veränderungen der Chromosomenzahl detektieren.

Verbundprojekt: Neuartige Methode für die belastungsarme nicht-invasive Langzeitmessung des Blutdrucks

Deutsches Herzzentrum Berlin Klinik für Innere Medizin - Kardiologie Augustenburger Platz 1 13353 Berlin

Leiter: Tel.: FKZ: Betrag: Laufzeit:

Dr. Ernst Wellnhofer 030 45932-498 01EZ0920 100.738 EUR 01.08.2009 - 31.07.2012

Spiegelberg KG Tempowerkring 4 21079 Hamburg

Leiter: Tel.: FKZ: Betrag: Laufzeit:

Dr. Andreas Spiegelberg 040 790178-0 01EZ0919 403.412 EUR 01.08.2009 - 31.07.2012

Charité - Universitätsmedizin Berlin Campus Mitte Klinik für kardiovaskuläre Chirurgie Labor für Biofluidmechanik Thielallee 73 14195 Berlin

Leiter: Tel.: FKZ: Betrag: Laufzeit:

Dr. Ulrich Kertzscher 030 450-553838 01EZ0918 513.690 EUR 01.08.2009 - 31.07.2012

Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung einer neuartigen Methode für die belastungsarme nicht-invasive Langzeitmessung des Blutdrucks. Diese soll sich in den Tagesablauf des Patienten integrieren und ihn möglichst wenig stören. Die neuartige Methode beruht auf drei Funktionselementen: Eine leicht zu positionierende Ultraschallsensor-Verschlusselement (Okkluder) -Einheit, eine Klebung zur sicheren Befestigung dieser Einheit und eine spezielle Lösungsmittelzuführung, die eine leichte und schmerzfreie Entfernung der Sensor-Okkluder-Einheit ermöglicht. Arbeitsschritte sind: Entwicklung, Konstruktion und Fertigung der Sensor-Okkluder-Einheit und des Klebemoduls, Aufbau der Druckmesselektronik, Optimierung der Handhabbarkeit für Arzt und Patienten, Belastungsüberprüfung des Patienten im Schlaflabor, Herstellung eines Funktionsmusters, Durchführung einer klinischen Machbarkeitsstudie.

Verbundprojekt: Schnelltest zum Nachweis und zur Differenzierung von aviären und humanen Influenza-Subtypen und potenziellen pandemischen Influenzaviren (Grippe-Pandemie Feldtest)

Robert Koch-Institut (RKI) Nationales Referenzzentrum für Influenza Nordufer 20 13353 Berlin

Leiterin: Tel.: FKZ: Betrag: Laufzeit:

Dr. Brunhilde Schweiger 030 18754-2456 01EZ0917 360.783 EUR 01.07.2009 - 30.06.2012

Agrobiogen GmbH Biotechnologie Larezhausen 86567 Hilgertshausen-Tandern

Leiter: Tel.: FKZ: Betrag: Laufzeit:

Dr. Robert-Matthias Leiser 08250 92790-44 01EZ0916 1.333.521 EUR 01.02.2009 - 31.01.2012

Im Rahmen des Verbundprojektes arbeiten beide Projektpartner an einem innovativen Schnelltest zum Nachweis von Influenzaviren mit Subtypenspezifität. Dieser soll bis zum Funktionsmuster geführt und ausführlich erprobt werden. Der Test nutzt als Funktionsprinzip die spezifischen, funktionellen Eigenschaften von zwei Oberflächen-Proteinen der Grippeviren, dem Hämagglutinin (H) und der Neuraminidase (N). Diese beiden Oberflächen-Proteine dienen auch der Eingruppierung der Grippeviren, z. B. H5N1. Die diagnostische Spezifität des Tests wird durch die Bindung des Hämagglutinins an synthetische Moleküle erreicht, die der Reaktion zwischen Hämagglutinin und der Wirtszellenoberfläche nachempfunden ist. Die enzymatische Aktivität der Neuraminidase ermöglicht nachfolgend einen Nachweis der gebundenen Grippeviren über eine Farbreaktion. Der Test soll zwischen humanen und aviären Virusherkünften unterscheiden und zusätzlich H5N1 spezifisch detektieren können. Außerdem soll ein deutlicher Zuwachs an Sensivität, Spezifität, Robustheit und Einsatzbreite erreicht werden.

Verbundprojekt: Experimentelle Entwicklung und klinische Prüfung des "Femur First Workflow" für die computer-assistierte Navigation in der Hüftendoprothetik

Universität Regensburg Asklepios Klinikum Bad Abbach Klinik und Poliklinik für Orthopädie Kaiser-Karl V.Allee 3 93077 Bad Abbach

Leiter: Tel.: FKZ: Betrag: Laufzeit:

Dr. Tobias Renkawitz 09405 18 4825 01EZ0915 159.164 EUR 01.04.2009 - 30.09.2011

BrainLAB AG Kapellenstr. 12 85622 Feldkirchen

Leiterin: Tel.: FKZ: Betrag: Laufzeit:

Sabine Gneiting 089 991568-866 01EZ0914 766.084 EUR 01.04.2009 - 30.09.2011

Allein in Deutschland werden pro Jahr mit steigender Tendenz mehr als 180.000 primäre Hüftendoprothesen implantiert. Funktionelle Aspekte und individuelle anatomische Unterschiede bleiben bei traditionellen Operationsverfahren unberücksichtigt. Ungenauigkeiten der konventionellen Implantatpositionierung sind dabei eine wesentliche Ursache für mechanische Komplikationen und frühzeitige Korrekturoperationen. In Kooperation der Firma BrainLAB mit der Orthopädischen Universitätsklinik Regensburg soll mittels der computerassistierten Operationstechnik eine innovative Navigationssoftware nach dem „Femur-First-Prinzip“ („Oberschenkel zuerst“) entwickelt werden. Dabei wird die standardisierte Implantatpositionierung verlassen und eine funktionsorientierte, patientenspezifische Implantatausrichtung mit optimiertem Bewegungsumfang ohne Einklemmungsphänomene innerhalb eines physiologischen Bewegungsrahmens ermöglicht. Das Arbeitsprogramm gliedert sich in drei Entwicklungsphasen. In einem experimentell-anatomischen Studienteil werden Parameter ermittelt, die für eine Optimierung der Gelenkpfannen-Position entscheidend sind. Anschließend werden algorithmische Methoden zur Optimierung der Pfannenposition gemäß dem Femur-First-Prinzip entwickelt und in den klinischen Arbeitsablauf integriert. In einer dritten Projektphase wird die Genauigkeit und Robustheit sowie der klinische Nutzen der entwickelten Navigationsmethodik im Rahmen einer klinischen Studie analysiert. Nach erfolgreichem Projektabschluss wird die entwickelte Methodik einer größeren Gruppe von Ärzten zur Verfügung gestellt, um durch das erweiterte Feedback die Software gezielt auf die Bedürfnisse eines breiten Marktes ausrichten zu können. Nach einer weiteren Entwicklungsphase ist die erfolgreiche Vermarktung das Ziel der Projektpartner. Durch die innovative Technik wird es erstmals möglich sein, physiologische Parameter in der Hüftendoprothetik patientenspezifisch bewerten zu können.

Einzelprojekt: Magnetic-Particle-Imaging für die Wächterlymphknoten-Biopsie beim Mammakarzinom

Universität zu Lübeck Institut für Medizintechnik Ratzeburger Allee 23562 Lübeck

Leiter: Tel.: FKZ: Betrag: Laufzeit:

Prof. Thorsten Buzug 0451 500-5400 01EZ0912 324.744 EUR 01.07.2009 - 30.06.2012

Bei der Behandlung von Brustkrebs dient die Wächterlymphknoten-Biopsie dem Ausschluss von Metastasen in axillären Lymphknoten. Ein metastasenfreier axillärer Lymphknoten deutet mit ausreichender Sicherheit darauf hin, dass keine weiteren axillären Lymphknoten von Krebs befallen sind. Durch eine neuartige Bildgebung mit magnetischen Nanopartikeln soll die Wächterlymphknoten-Biopsie präziser und mehr Patientinnen zugänglich gemacht werden. Als Tracer werden magnetische Nanopartikel verabreicht, die sich in den Lymphknoten anreichern. Einem magnetischen Wechselfeld ausgesetzt können diese mit einem Hand-Gehaltenen-Scanner, bei dem sämtliche Spulen zum Nachweis der Magnetpartikel auf nur einer Seite der Patientin liegen, in den Lymphknoten detektiert werden. Dies ermöglicht eine genaue Darstellung der Lymphknoten. Somit könnten Patientinnen schneller behandelt, Strahlenbelastung vermieden, die Genauigkeit erhöht und die Kosten der Behandlung gesenkt werden. Das Arbeitsprogramm ist in zwei Phasen unterteilt. In der ersten Phase wird zunächst ein Vorexperiment durchgeführt, das die Aufgabe hat, die Spezifikationen eines Hand-Gehaltenen-Gerätes auszuarbeiten. Mit den Ergebnissen der verfeinerten Spezifikation wird in der zweiten Phase das eigentliche Labormuster des Scanners entwickelt und in der Klinik für Frauenheilkunde und Geburtshilfe der Universität zu Lübeck in einem Schlüsselexperiment eingesetzt. Bei erfolgreichem Verlauf des Projekts soll bereits während der Laufzeit zusammen mit der Philips GmbH geprüft werden, wie der Scanner den Weg in die Anwendung finden kann.

Einzelprojekt: Minimal-invasive Implantation von Herzklappenprothesen zur Therapie einer Trikuspidalinsuffizienz

Universitätsklinikum Jena Klinik für Innere Medizin I Erlanger Allee 101 07747 Jena

Leiter: Tel.: FKZ: Betrag: Laufzeit:

Dr. Alexander Lauten 03641 9324518 01EZ0907 205.428 EUR 01.04.2009 - 31.10.2011

Um bei Erkrankungen der zwischen rechtem Herzvorhof und Herzkammer gelegenen Segelklappe Operationen am offenen Herzen zu vermeiden, soll in diesem Vorhaben ein Verfahren entwickelt werden, bei dem eine neue Klappe minimal-invasiv über eine Vene ins Herz eingebracht wird und sich dort auffaltet. Ist das Verfahren erfolgreich, könnten auch solche Patienten eine neue Segelklappe erhalten, bei denen dies heute - aufgrund ihres Alters oder zusätzlicher Begleiterkrankungen - nicht möglich ist. Das Verfahren kann als Alternative zur klassischen Operation ohne Narkose, Thorakotomie und extrakorporale Zirkulation durchgeführt werden. Eine Insuffizienz der Segelklappe tritt vor allem im fortgeschrittenen Lebensalter auf und kann bisher aufgrund des Risikos des Eingriffs nur im Ausnahmefall operativ versorgt werden. Nach Weiterentwicklung des Systems sind neben Kurz- und Langzeituntersuchungen im Tiermodell in vivo auch die Testung unterschiedlicher Klappentypen im Kreislaufmodell hinsichtlich ihrer hämodynamischen Eigenschaften im venösen Kreislauf geplant. Das Verfahren soll Therapieoptionen für Patienten mit Herzklappenerkrankungen ermöglichen, denen bisher aufgrund ihrer Begleiterkrankungen und des hohen Risikos nicht mit einer Operation oder Medikamenten geholfen werden kann. Neben deutlich geringeren Belastungen des Eingriffs wird das Verfahren langfristig auch zu Kosteneinsparungen durch die Verkürzung des Krankenhausaufenthaltes sowie der Reduktion der Anzahl von Wiederaufnahmen beitragen.

Verbundprojekt: Klinische Vorrichtung zur nicht-invasiven Herzstimulation von verschiedenen Stimulationsorten zur Terminierung maligner ventrikulärer Arrhythmien

Georg-August-Universität Göttingen Universitätsklinikum und Medizinische Fakultät Zentrum Innere Medizin Kardiologie und Pneumologie Robert-Koch-Str. 40 37075 Göttingen

Leiter: Tel.: FKZ: Betrag: Laufzeit:

Prof. Dr. Markus Zabel 0551 39-10264 01EZ0906 130.415 EUR 01.05.2009 - 30.04.2012

Max-Planck-Institut für Dynamik und Selbstorganisation Bunsenstr. 10 37073 Göttingen

Leiter: Tel.: FKZ: Betrag: Laufzeit:

Dr. Stefan Luther 0551 5176-370 01EZ0905 174.421 EUR 01.05.2009 - 31.12.2011

Patienten mit Herzrhythmusstörungen kann in Zukunft möglicherweise schonender geholfen werden. Durch die gleichzeitige Stimulation mehrerer Bereiche des Herzmuskels sollen neuartige Defibrillatoren die Rhythmusstörungen mit schwächeren Strömen als bei der konventionellen Therapie beenden. Bisher wird nur ein einzelner Bereich des Herzens stimuliert. Schmerzhafte Nebenwirkungen können so deutlich verringert werden. Im Gegensatz zu konventionellen Defibrillations-Methoden soll das neue Verfahren insbesondere für den vorbeugenden Einsatz (Primärprophylaxe) geeignet sein. Ziel ist die Entwicklung eines neuartigen Niedrigenergie-Defibrillators, dessen Technologie soll nach Möglichkeit in vorhandene medizintechnische Geräte (z. B. implantierbare Defibrillatoren) integriert werden. An diesem Projekt arbeiten Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für Dynamik und Selbstorganisation (MPIDS) gemeinsam mit dem Zentrum Innere Medizin - Kardiologie und Pneumologie der Georg-August-Universität Göttingen (UMG). In der ersten Phase des Projektes werden die Grundlagen des neuen Defibrillations-Verfahrens am isolierten Kaninchenherzen entwickelt und getestet. In der zweiten Phase wird das Verfahren im Tierversuch bei Schweinen angewandt und optimiert. Der Arbeitsschwerpunkt des MPIDS liegt hierbei auf der Messtechnik, den experimentellen Aufbauten und der Analysesoftware. Der Schwerpunkt der UMG liegt auf der Konzeption und Durchführung der tiermedizinischen Experimente.

Einzelprojekt: Entwicklung eines multi-spektralen opto-akustischen tomographischen (MSOT) Scanners zur kardio-vaskulären Bildgebung - Schlüsselexperiment

Helmholtz Zentrum München Deutsches Forschungszentrum für Gesundheit und Umwelt (GmbH) Institut für Biologische und Medizinische Bildgebung Ingolstädter Landstr. 1 85764 Oberschleißheim

Leiter: Tel.: FKZ: Betrag: Laufzeit:

Prof. Dr. Vasilis Ntziachristos 089 3187-3852 01EZ0904 299.998 EUR 01.05.2009 - 31.10.2011

Im Rahmen dieses Vorhabens soll ein tomographischer “Handheld-Scanner” für Patienten mit Herzgefäß-Erkrankungen entwickelt werden, der neue Dimensionen in der Prävention, der Behandlung und der Diagnose dieser Erkrankungen eröffnen kann. Das Arbeitsprinzip beruht auf „multispektraler opto-akustischer Tomographie“ (MSOT). Dabei dringt unschädliches, gepulstes Laserlicht definierter Wellenlängen mehrere Zentimeter tief in das Gewebe ein. Dort trifft es auf zuvor verabreichte, farblich markierte Sonden zum Nachweis von Biomarkern, die sich durch das Laserlicht angeregt „thermoelastisch“ ausdehnen. Dabei geben sie Ultraschallwellen ab, die von Sensoren auf der Haut detektiert werden. Aus den Signalen können detailgenau und hochempfindlich Darstellungen der Herzgefäße erstellt werden. Zu den geplanten Arbeiten zählen die Entwicklung und der Test eines Funktionsmusters einschließlich theoretischer Arbeiten zur Bildrekonstruktion. In Tierexperimenten sollen zum Funktionsnachweis in Kooperation mit einem industriellen Partner Biomarker zum spezifischen Nachweis von Entzündungen getestet werden.

Verbundprojekt: Realisierung und tierexperimentelle Erprobung eines vollständig bioresorbierbaren Verschlusssystems zur Behandlung von Herzscheidewanddefekten

Vereinigung zur Förderung des Instituts für Kunststoffverarbeitung in Industrie und Handwerk an der RWTH Aachen e.V. Pontstr. 49 52062 Aachen

Leiter: Tel.: FKZ: Betrag: Laufzeit:

Prof. Dr. Walter Michaeli 0241 80-93806 01EZ0903 170.714 EUR 01.05.2009 - 30.04.2012

Justus-Liebig-Universität Gießen - FB 11 Medizin und Universitätsklinikum Zentrum für Kinderheilkunde und Jugendmedizin Feulgenstr. 12 35392 Gießen

Leiter: Tel.: FKZ: Betrag: Laufzeit:

PD Dr. Christian Jux 0641 99-43400 01EZ0902 155.270 EUR 01.05.2009 - 30.04.2012

Um angeborene Löcher in der Herzscheidewand zu verschließen, soll in diesem Verbundprojekt ein innovativer implantierbarer Schirm entwickelt werden: Wenn nach dem Herzkathetereingriff körpereigenes Gewebe über das Implantat gewachsen ist und dessen verschließende Funktion übernommen hat, wird der Schirm vom Körper vollständig abgebaut. Insbesondere für Kinder mit angeborenen Herzfehlern könnten so Langzeitrisiken durch Fremdkörper vermieden werden. Ausgehend von der konzeptionellen Konstruktionsidee soll ein Labormuster des Implantates mittels Extrusions-, Spritzgieß-, Laserschneid- und Laserschweißverfahren realisiert werden. Parallel dazu werden Arbeiten zur verbesserten radiologischen Sichtbarmachung des Implantates (z. B. Wolframpulverbeimischung zum Polymerwerkstoff) durchgeführt. Nach Abschluss dieser Schritte und Herstellung eines Labormusters erfolgen Kurzzeitimplantationen im Tiermodell (katheter-interventionell geschaffener Septumdefekt beim jungen Schaf). Ausgehend von den Beobachtungen während und nach der Implantation soll das Labormuster entsprechend weiter modifiziert werden. Ein funktioneller Prototyp wird nachfolgend in tierexperimentellen Untersuchungen mit gestaffelten Nachbeobachtungszeiten mittels Herzkathetertechniken implantiert. Die eingesetzten, vollständig bioresorbierbaren Verschlusssysteme werden nach einer klinischen Abschlussuntersuchung zum Ende der Nachbeobachtungszeit explantiert und histologisch aufgearbeitet. Beim IKV Aachen soll ein Labormuster des Verschlusssystems entwickelt und hergestellt werden, das mittels Herzkathetertechniken implantierbar ist. Die Justus-Liebig-Universität Gießen prüft das entwickelte Labormuster des Verschlusssystems im Tiermodell (Schaf) hinsichtlich der Implantierbarkeit mittels Herzkathetertechniken, des Einheilens in vivo, des Resorptionsverhaltens sowie der Gewebeverträglichkeit.

Einzelprojekt: Qualitätssicherung in der Ohrchirurgie - Sensor-Monitoring-Modul zur Überwachung und Begrenzung der Lärmbelastung bei Operationen am Schädel

Technische Universität Dresden Universitätsklinikum "Carl Gustav Carus" Klinik und Poliklinik für Hals-, Nasen- und Ohrenheilkunde Fetscherstr. 74 01307 Dresden

Leiter: Tel.: FKZ: Betrag: Laufzeit:

Prof. Dr. Th. Zahnert 0351 458-2025 01EZ0901 307.185 EUR 01.04.2009 - 31.03.2012

Bei Schädeloperationen verursachen Bohr- und Fräsarbeiten erheblichen Lärm. Damit der so entstehende Schall bei Patienten nicht zu bleibenden Hörschädigungen führt, soll ein in diesem Projekt zu entwickelndes Messsystem den Operateur rechtzeitig warnen. Mit dem neuen Messsystem können Operationen so gestaltet werden, dass möglichst wenig schädigender Operationslärm durch Weiterleitung über die Knochen das Innenohr des Patienten erreicht. Dabei soll der Knochenschall während sämtlicher Bohr- und Fräsarbeiten an Schädeldach (Kalotte), Schädelbasis und Mittelohr aufgenommen werden. Die Messmöglichkeiten für Knochenschall sollen mit möglichst einfachen Sensoren evaluiert werden, die später im chirurgischen Umfeld zum Einsatz gelangen können. Anhand von Schallmessungen im Innenohr soll zunächst die Höhe der Lärmbelastung infolge der Bohr- und Fräsarbeiten am Schädel sowie bei Ohroperationen bestimmt werden. Anschließend werden Sensoren und Sensoranordnungen auf der Schädelkalotte entwickelt und optimiert, um eine hohe Korrelation zwischen dem im Innenohr gemessen Schall und den Sensormessgrößen an der Schädelkalotte zu erreichen. Auf der Basis internationaler Normen zur Bewertung von Lärmschadenswahrscheinlichkeiten (ISO 1999) sollen Festlegungen bezüglich der Grenzwerte bei Fräsarbeiten an der Schädelbasis und am Mittelohr getroffen werden. Studien am Felsenbeinpräparat dienen der Evaluation von Fräsparametern, welche die Lärmexposition maßgeblich beeinflussen. Dem Operateur können dadurch steuerbare Parameter zur Minderung der Lärmbelastung bereitgestellt werden.

Verbundprojekt: Kabellose Erfassung lokaler Feldpotenziale und elektrische Stimulation der Großhirnrinde für medizinische Diagnostik und Neuroprothetik

Brain Products GmbH Soft- und Hardwareentwicklung für die Medizintechnik Zeppelinstr. 7 82205 Gilching

Leiter: Tel.: FKZ: Betrag: Laufzeit:

Alexander Svojanovsky 08105 73384-11 01EZ0869 479.144 EUR 01.05.2009 - 30.04.2012

Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn Medizinische Fakultät und Universitätsklinikum Klinik für Epileptologie Siegmund-Freud-Str. 25 53127 Bonn

Leiter: Tel.: FKZ: Betrag: Laufzeit:

Prof. Dr. Christian Elger 0228 287-15727 01EZ0868 111.808 EUR 01.05.2009 - 30.04.2012

Universität Bremen Fachbereich 01 Physik/Elektrotechnik Institut für Theoretische Physik Hochschulring 18 28359 Bremen

Leiter: Tel.: FKZ: Betrag: Laufzeit:

Prof. Dr. Klaus Pawelzik 0421 218-62001 01EZ0867 1.208.366 EUR 01.05.2009 - 30.04.2012

Ziel des Forschungsvorhabens ist die Entwicklung einer intrakranial implantierbaren, kabellosen Mess- und Stimulationseinrichtung für die neurologische Diagnostik, Therapie und Neuroprothetik. Drahtlos mit Energie versorgt soll sie mit hoher räumlicher Auflösung  kortikale Feldpotenziale an bis zu mehreren hundert Messpunkten aufnehmen und per Funk an eine externe Empfangseinrichtung senden. Ferner soll für diagnostische und therapeutische Zwecke eine Stimulation möglich sein. Die geplanten Arbeiten dienen der Entwicklung eines Geräts zur gezielten Hirnstimulation („Hirnschrittmacher“) bei Epilepsie. Die Ergebnisse sollen dazu genutzt werden, um eine Implantation im Menschen und einen kabellosen Betrieb zu ermöglichen. Der Forschungsverbund besteht aus mehreren Instituten an der Universität Bremen, der Klinik für Epileptologie der Rheinischen Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn und der Firma Brain Products GmbH, Soft- und Hardwareentwicklung für die Medizintechnik, Gilching. Das Konsortium wird die Designparameter den medizinischen Vorgaben entsprechend bestimmen, die benötigten Schaltungen entwerfen, Muster des Systems (inkl. der externen Versorgungs- und Auswertesysteme) erstellen und testen. Der Hauptschwerpunkt in Bremen wird auf der Entwicklung der Schaltungen, der externen Versorgungs- und Auswertesysteme sowie der Erstellung der Labormuster liegen. Im Rahmen des Vorhabens sind an der Universität Bremen auch Tierversuche zur Überprüfung der Funktionalität und der Langzeit-Funktionsstabilität des zu entwickelnden Systems geplant. Der Schwerpunkt in Bonn wird auf der Überwachung und Einhaltung der medizinischen Vorgaben liegen. Sämtliche Arbeiten werden so durchgeführt, dass die Daten zur Planung einer Studie zur Implantation am Menschen genutzt werden können. Die Fa. BrainProducts wird hauptsächlich die Basisstation entwickeln.

Die Gewinner des Innovationswettbewerbs zur Förderung der Medizintechnik 2007

Verbundprojekt: Transfer eines Messverfahrens zur kontinuierlichen Glukosemessung in die medizinische Anwendung und deren präklinische und klinische Evaluierung

Ruprecht-Karls-Universität Heidelberg Universitätsklinikum Heidelberg Klinik für Anästhesiologie Im Neuenheimer Feld 110 69120 Heidelberg

Leiter: Tel.: FKZ: Betrag: Laufzeit:

Prof. Dr. Markus Weigand 06221 56-36162 01EZ0872 325.793 EUR 01.09.2008 - 30.06.2012

TRACE Analytics GmbH Richard-Wagner-Str. 1-2 38106 Braunschweig

Leiter: Tel.: FKZ: Betrag: Laufzeit:

Dr. Wolfgang Künnecke 0531 3802-320 01EZ0870 703.401 EUR 01.08.2008 - 30.06.2012

Ein Messverfahren, das sich in der Biotechnologie bewährt hat, soll in eine medizintechnische Anwendung transferiert werden, um die kontinuierliche Blutzuckerbestimmung bei Patienten auf Intensivstationen zu ermöglichen. Der geplante Blutglukose-Monitor besteht aus einem Probenahmekatheter, einer Sensorkassette und einem Mess- und Steuergerät. Im Projekt werden geeignete Probenehmer erforscht und als Funktionsmuster für die klinischen Versuche hergestellt. Zur Durchführung der Tierversuche und der anschließenden präklinischen und klinischen Evaluierung soll ein Funktionsmuster des Blutglukose-Monitors aufgebaut und programmiert werden, das im klinischen Umfeld einsetzbar ist. Trace bearbeitet die Entwickung der Sensorik und Probenahme. An der Universität Heidelberg werden die Messtechnik und die Komponenten Probenahme und Sensorkassette klinisch evaluiert.

Verbundprojekt: Isolierung von seltenen zirkulierenden Tumorzellen aus dem Blut von Malignompatienten durch Einsatz eines strukturierten Antikörper-beschichteten Nanodetektors

Teilprojekt 3

Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn Universitätsklinikum Bonn Institut für molekulare Medizin und experimentelle Immunologie Sigmund-Freud-Str. 25 53127 Bonn

Leiter: Tel.: FKZ: Betrag: Laufzeit:

Dr. Andreas Limmer 0228 2871-1040 01EZ0866 319.189 EUR 01.11.2008 - 30.09.2011

Jedes Jahr erkranken in der westlichen Welt rund vier Millionen Menschen an Krebs. Ziel ist es, einen minimal-invasiven Nanodetektor für die Anreicherung von Krebszellen aus dem Blut von Krebskranken einzusetzen. Er überwacht Krankheitsverlaufe und Therapieansprechen und soll in präklinischen Untersuchungen und einer Brustkrebsstudie auf Effizienz überprüft und nach Zertifizierung kommerzialisiert werden. Nach Nanostrukturierung eines Katheterführungsdrahtes durch Goldinseln werden humane Antikörper gegen das Oberflächenepitop EpCAM gebunden und dieser modifizierte Draht in die Blutbahn von Mäusen (präklinisches Modell) und Krebspatienten zur Anreicherung von zirkulierenden Tumorzellen eingeführt. Die gewonnenen Zellen werden untersucht auf die Präsenz von Biomarkern, die mit dem Verlauf der Krankheit und/oder Ansprechen auf Krebstherapie assoziiert sind. In Bonn werden die Nanodetektoren auf ihre Funktionalität getestet. Die "gut"-getesteten Nanodetektoren werden der TU München für die klinische Anwendung zur Verfügung gestellt.

Verbundprojekt: Intelligente Implantate für die Osteosynthese (iOS)

Modellierung und Simulation

Berufsgenossenschaftliche Unfallklinik Murnau Prof.-Küntscher-Str. 8 82418 Murnau

Leiter: Tel.: FKZ: Betrag: Laufzeit:

Prof. Dr. Peter Augat 08841 48-4563 01EZ0861 194.138 EUR 01.07.2008 - 30.09.2011

Über computerbasierte Simulationen und in vitro-Modelle werden in Murnau die mechanischen Spezifikationen für die Implantat-Instrumentierung erarbeitet und besondere biomechanische Fraktursituationen untersucht.

Instrumentierung und Telemetrie

Technische Universität Hamburg-Harburg Institut für Mikrosystemtechnik Eißendorfer Str. 42 21073 Hamburg

Leiter: Tel.: FKZ: Betrag: Laufzeit:

Prof. Dr. Jörg Müller 040 42878-3029 01EZ0860 240.532 EUR 01.07.2008 - 31.12.2011

An der TU Hamburg-Harburg wird die Entwicklung von miniaturisierten Sensor-Transponder-Hybriden zur Instrumentierung von Nagel- und Plattenimplantaten nebst Realisierung einer optimalen induktiven Schnittstelle durchgeführt.

Entwicklung eines tragbaren Kommunikationssystems für intelligente Implantate

livetec Ingenieurbüro GmbH Marie-Curie-Str. 8 79539 Lörrach

Leiter: Tel.: FKZ: Betrag: Laufzeit:

Dipl. Ing. Michael Schirmeier 07621 915336 01EZ0859 360.849 EUR 01.07.2008 - 30.09.2011

Livetec ist für die Realisierung der extrakorporalen Basiseinheit als funkbasiertes Kommunikationssystem sowie eine geeignete Softwareumgebung zuständig und bietet technische Unterstützung bei der Entwicklung der Sensor-Transponder-Hybride.

Verbundprojekt: Neuartiger Katheter für die Peritonealdialyse

Mecora Medizintechnik GmbH Rottstr. 35 52068 Aachen

Leiter: Tel.: FKZ: Betrag: Laufzeit:

Jens Hutzenlaub 0241 4002840 01EZ0856 1.056.566 EUR 01.10.2008 - 30.09.2011

Charité - Universitätsmedizin Berlin Campus Mitte Klinik für kardiovaskuläre Chirurgie Labor für Biofluidmechanik Thielallee 73 14195 Berlin

Leiter: Tel.: FKZ: Betrag: Laufzeit:

Dr.-Ing. Ulrich Kertzscher 030 450-553838 01EZ0855 769.818 EUR 01.10.2008 - 30.09.2011

Ziel ist die Entwicklung eines neuartigen Katheters für die Peritonealdialyse. Er soll Infektionen, die sich durch einen in den Bauchraum vordringenden Biofilm entwickeln können, wirksam verhindern. Die Arbeiten umfassen Entwicklung, Konstruktion und Fertigung des Katheters, Testung dieses Katheters im Tierversuch, mikrobiologische Untersuchungen sowie die Durchführung einer klinischen Machbarkeitsstudie. Die Charité koordiniert das Projekt und führt die Systemintegration, die Tierversuche und die klinische Machbarkeitsstudie durch. Mecora entwickelt und optimiert die Bauteile für den Katheter sowie Werkzeuge und Verfahren zu dessen Herstellung.

Verbundprojekt: On-chip Flusskammer zur Untersuchung funktioneller Gerinnungsstörungen

Teilprojekt 4

Johann Wolfgang Goethe-Universität Frankfurt am Main FB 16 Medizin und Klinikum Zentrum der Pharmakologie Institut für Klinische Pharmakologie Theodor Stern Kai 7 60590 Frankfurt am Main

Leiterin: Tel.: FKZ: Betrag: Laufzeit:

Dr. Ute Klinkhardt 069 6301-7622 01EZ0853 76.810 EUR 01.07.2008 - 31.12.2011

In Frankfurt erfolgen erste Prüfung und Testung des Systems, systematische Untersuchung verschiedener Thrombozytenaggregationshemmer und Antikoagulantien (halbautomatische Bestimmungen sowie die Prüfung des Systems im Vergleich zu Standardmethoden.

Teilprojekt 3

Westfälische Wilhelms-Universität Münster Universitätsklinikum Klinik und Poliklinik für Hautkrankheiten Von-Esmarch-Str. 58 48149 Münster

Leiter: Tel.: FKZ: Betrag: Laufzeit:

PD Dr. Stefan Werner Schneider 0251 83-56501 01EZ0852 73.500 EUR 01.07.2008 - 31.03.2012

Dazu zählen Charakterisierung und Quantifizierung der Thromboyztenadhäsion und -aktivierung auf funktionalisierten Oberflächen sowie am Endothel und die Charakterisierung der Wirksamkeit und Funktionsweise von gerinnungsaktiven Medikamenten mittels der On-Chip Flusskammer. Diagnostische Tests mit Patientenseren und Patiententhrombozyten werden durchgeführt. Dem Teilprojekt Münster obliegt die genaue Charakterisierung der Gerinnungsphysiologie mittels dieser innovativen Technologie.

Teilprojekt 2

Universität Augsburg Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät Institut für Physik - Lehrstuhl für Experimentalphysik I Universitätsstr. 1 86159 Augsburg

Leiter: Tel.: FKZ: Betrag: Laufzeit:

Dr. Matthias Ferdinand Schneider 0821 598-3311 01EZ0851 229.559 EUR 01.07.2008 - 31.03.2012

In Augsburg wird das Design der Surface-Acoustic-Wave (SAW-) Chips optimiert. Hierzu werden in verschiedenen Designs die wirkenden Kräfte berechnet sowie die damit verbundene Adhäsion und deren Dynamik lichtmikroskopisch aufgezeichnet. Veränderungen dieser Eigenschaften unter dem Einfluss von Medikamenten folgen im automatisierten System.

Verbund Textilimplantate im MRT: Sichtbarmachung von textilen Implantaten im MRT durch Einlagerung von superparamagnetischen Eisenoxid-Nanopartikeln (Mesh-In-Sight)

Partikelsynthese und -optimierung, Erarbeitung der MRT-Bildgebung und in-vivo Evaluation

Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen Medizinische Fakultät Universitätsklinikum - Chirurgische Klinik Pauwelsstr. 30 52074 Aachen

Leiter: Tel.: FKZ: Betrag: Laufzeit:

Prof. Dr. Uwe Klinge 0241 8080653 01EZ0849 521.879 EUR 01.03.2008 - 31.12.2011

Ein textiles Kunststoffimplantat (Mesh) für die Chirurgie soll durch Einlagerung von superparamagnetischen Nanopartikeln in den Filamentfaden im MRT sichtbar gemacht werden. Die Einlagerung muss so erfolgen, dass bei gleichen mechanischen und biologischen Eigenschaften des Filaments eine optimale Auflösung der Struktur im MRT erreicht wird. Die Aufgaben der FEG liegen in der Herstellung und Optimierung der Filamentfäden. Die Fäden müssen trotz des Temperatureinflusses beim Schmelzprozess des Kunststoffes eine optimale Verteilung der Magnetpartikel gewährleisten. Die Aufgaben der RWTH liegen in der Anpassung der Magnetpartikel in Bezug auf Größe, Partikeloberfläche und deren Lösungsverhalten in Kunststoff, um eine optimale Verteilung der Partikel zu erreichen. Es werden unterschiedliche 3-D Mesh-Strukturen hergestellt, die ex vivo und in vivo im Tierversuch evaluiert werden. Ferner erfolgt die technische Qualitätssicherung. Mit dem neuen Mesh lassen sich unnötige Reoperationen vermeiden und notwendige Reoperationen besser planen. Weiterhin können die Ursachen für ein Implantatversagen eingehender analysiert werden.

Verbundprojekt: Tensometrie: Weiterentwicklung eines Diagnoseverfahrens hin zum Therapiesystem für Mittelohrerkrankungen

Technische Universität Hamburg-Harburg Institut für Mikrosystemtechnik Eißendorfer Str. 42 21073 Hamburg

Leiter: Tel.: FKZ: Betrag: Laufzeit:

Prof. Dr. Jörg Müller 040 42878-3029 01EZ0846 180.357 EUR 01.08.2008 - 31.12.2011

Entwicklt wird ein Langzeit-Druckmessverfahren (Tensometrie), mit dem sich eine normale oder pathologische Funktion der Tuba auditiva (Ohrtrompete) auf die Trommelfellmembran als Deformation nachweisen lässt. Mit einem RFID-basierten Verfahren (Radiofrequenz-Identifikationstechnik) sollen die Funktion des Trommelfells und der Heilungsverlauf von chronischen Entzündungen überwacht werden. Dabei werden zunächst die messtechnischen Voraussetzungen weiterentwickelt. Mit dem entwickelten Tensometrie-System wird die Funktion der Tuba auditiva von Probanden und Patienten untersucht und im Tierversuch die Wundheilung in Abhängigkeit von angelegten elektrischen Potentialen überprüft. An der TU Hamburg-Harburg werden die messtechnischen Voraussetzungen für das Tensometrie-System weiterentwickelt. An der Universität Rostock wird das Tensometrie-System bei Probanden und Patienten eingesetzt und im Tierversuch die Stimulierung der Wundheilung überprüft.

Verbundprojekt: Cochleaimplantat-Versorgung - Resthörerhaltende, minimal-traumatische Cochlea-Implantat-Versorgung durch steuerbare Formgedächtnis-Elektroden

Teilprojekt 1

Medizinische Hochschule Hannover Klinik und Poliklinik für HNO Carl-Neuberg-Str. 1 30625 Hannover

Leiter: Tel.: FKZ: Betrag: Laufzeit:

Dr. Omid Majdani 0511 532 9877 01EZ0832 228.267 EUR 01.07.2008 - 31.03.2012

Ziel ist die Entwicklung und minimal-traumatische Implantation neuartiger steuerbarer CI-Elektroden in die Cochlea. Auf der Basis hochaufgelöster CT-Bildgebung und histologischer Schliffbilder sollen dreidimensionale Modelle der Hörschnecke erstellt werden. Ergänzt durch physiologische Parameter und physikalische Gesetzmäßigkeiten wird so eine modellbasierte Simulationsumgebung für die computergestützte CI-Entwicklung bereitgestellt. Sie dient zur Entwicklung innovativer Elektroden mit Formgedächtnis-Inlay, um die Elektrodenverformung derart der individuellen Geometrie der Cochlea anzupassen, dass sich diese neuen Implanate beschädigungsfrei einführen lassen. In Kombination mit einem im Rahmen des Vorhabens zu entwickelnden mechatronischen Insertionstool wird so die minimal-traumatische Insertion der Implantate möglich. Der damit verbundene Erhalt des psychologisch wichtigen Resthörvermögens eröffnet die Möglichkeit der CI-Versorgung auch bei Patienten mit hochgradiger Schwerhörigkeit.

Verbundprojekt: Bio-ISOS: Implantat für kleine Röhrenknochen sowie Verfahren zur Behandlung von Röhrenknochenfrakturen; Biodegradierbare, intramedulläre Spannosteosynthese

Teilprojekt 1

Klinikum der Universität München Campus Großhadern Chirurgische Klinik und Poliklinik Marchioninistr. 15 81377 München

Leiter: Tel.: FKZ: Betrag: Laufzeit:

Dr. Oliver Pieske 089 7095-2429 01EZ0830 247.005 EUR 01.06.2008 - 31.10.2011

Es soll ein neuartiges Implantat (bioresorbierbar intramedulläre Spannosteosynthese [Bio-ISOS]) zur Behandlung von Schaftfrakturen kleiner Röhrenknochen entwickelt werden. Nach Erarbeitung des Implantatdesigns und -materials wird ein Labormuster hergestellt und biomechanisch unter statischen und dynamischen Belastungen getestet. In einem weiteren Schritt wird ein geeignetes Operationsinstrumentarium zur minimal invasiven Einbringung entwickelt. Anschließend erfolgt die tierexperimentelle Untersuchung zur Beurteilung der Operationsindikationen, der Optimierung des OP-Instrumentariums und der Überprüfung des in vivo-Verhaltens des Implantates. Der Knochen wird mitsamt dem Implantat hinsichtlich des Einheilungsverhaltens histologisch untersucht und einer Degradationsanalyse unterzogen. Das Teilprojekt der Ludwig-Maximilians-Universität beinhaltet Beratung hinsichtlich des geeigneten Implantatdesigns und Implantatmaterials, biomechanische Testung, Entwicklung des OP-Instrumentariums, Durchführung des Tierexperimentes und histologische Präparateauswertung. Ziel des Teilprojektes am IKV ist es, zunächst das endgültige Design des Röhrenknochenimplantats festzulegen und dieses anschließend im Spritzgießverfahen und mit Hilfe des sogenannten CESP-Vefahrens (Controlled Expansion of Saturated Polymers) herzustellen.

Die Gewinner des Innovationswettbewerbs zur Förderung der Medizintechnik 2006

Verbundprojekt: Dosimetrie: Automatische, temperaturgeregelte Dosimetrie zur minimal invasiven Laser-Photokoagulation der Netzhaut, AutoPhoN

Teilprojekt 4

Carl Zeiss Meditec AG - Entwicklung Göschwitzer Str. 51-52 07745 Jena

Leiter: Tel.: FKZ: Betrag: Laufzeit:

Dr. Manfred Dick 03641 220-261 01EZ0735 1.209.446 EUR 01.09.2007 - 29.02.2012

Ziel ist die Erarbeitung ingenieurtechnischer Lösungen zur Umsetzbarkeit der Forschungsergebnisse der Projektpartner resultierend in drei klinisch einsetzbaren Funktionsmustern. In Phase 1 werden in-vitro Untersuchungen mit verschiedenen Lasersystemen zur Druckanregung vorgenommen. Ein erstes Funktionsmuster für die erste Tierstudie wird erstellt. In Phase 2 erfolgt eine Überarbeitung des ersten Musters. Parallel wird ein zweites Funktionsmuster erstellt, das über eine automatische Regelung der Temperaturverläufe des Lasers verfügt. In Phase 3 werden drei der "zweiten" Funktionsmuster weiterentwickelt und in einer klinischen Studie getestet. Im Anschluss an dieses Vorhaben wird die Überführung des Funktionsmusters in ein Serienprodukt angestrebt.

Teilprojekt 3

Christian-Albrechts-Universität zu Kiel Universitätsklinikum Schleswig-Holstein Campus Kiel Klinik für Ophthalmologie Hegewischstr. 2 24105 Kiel

Leiter: Tel.: FKZ: Betrag: Laufzeit:

Prof. Dr. Johann Roider 0431 597-2361 01EZ0734 247.833 EUR 01.09.2007 - 29.02.2012

Zum Verständnis der Wechselwirkung mit Laserlicht werden Untersuchungen an Zell- und Organkulturen durchgeführt. An einem zu entwickelnden Zell- und Organmodell soll die Freisetzung der für den therapeutischen Effekt notwendigen Zytokine analysisert werden und die Laserleistung so dosiert werden, dass ein zellulärer Effekt ähnlich wie bei konventioneller Laserkoagulation eintritt. In Tierexperimenten soll die Temperatur während einer Laserbehandlung gemessen und mittels einer geeigneten Elektronik so gesteuert werden, dass ein homogener minimaler Lasereffekt an der Netzhaut auftritt. In klinischen Pilotstudien wird überprüft, ob das System für Patienten geeignet ist und Vorteile im Vergleich zur konventionellen Laserkoagulation bringt.

Teilprojekt 2

Universität zu Lübeck Technisch-Naturwissenschaftliche Fakultät Institut für Biomedizinische Optik Peter-Monnik-Weg 4 23562 Lübeck

Leiter: Tel.: FKZ: Betrag: Laufzeit:

Prof. Dr. Reginald Birngruber 0451 500-6501 01EZ0733 264.168 EUR 01.09.2007 - 29.02.2012

Zum einen werden numerische Modelle zur optoakustischen Temperaturbestimmung entwickelt und zum anderen molekularbiologsiche Experimente an Zell- und Organkulturen durchgeführt. Basierend auf numerischen Modellen sollen die Temperaturverteilung im Zielgewebe, die thermische Expansion sowie die Abstrahlung von Druckwellen berechnet werden. Anhand der Ergebnisse wird ein optimaler Wandler realisiert.

Teilprojekt 1

Medizinisches Laserzentrum Lübeck GmbH Peter-Monnik-Weg 4 23562 Lübeck

Leiter: Tel.: FKZ: Betrag: Laufzeit:

Dr. Ralf Brinkmann 0451 500-6507 01EZ0732 641.515 EUR 01.09.2007 - 29.02.2012

Für die Laserphotokoagulation der Netzhaut des Auges soll eine automatische online-Dosimetrie der Laserbestrahlung realisiert werden, die immer eine reproduzierbar gleiche, frei wählbare minimal invasive Koagulationsstärke erzielt. Eine solche Dosierung ist für die Patienten, den Arzt sowie auch sozioökonomisch sinnvoll. Sie ermöglicht sichere, verkürzte Behandlung, reduziert Funktionsverluste, mindert Schmerzen bei Behandlung diabetischer Retinopathie sowie bei Frühbehandlung altersbedingter Makuladegeneration bei Drusen (Ablagerungen unter der Netzhaut). Die Leistung des Behandlungslasers soll auf einen im Vorhaben mittels Optoakustik zu ermittelnden Solltemperaturverlauf geregelt werden. Temperaturanstieg und resultierende akustische Emission werden gemessen und modelliert. Die Temperaturmessung und -regelung wird in vitro und im Tierversuch erprobt. Abschließend soll die Methodik und Therapie mit minimal invasiven Koagulationen am Patienten evaluiert werden.

b) Liste der abgeschlossenen Vorhaben