Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Rückengymnastik im Bioreaktor

04.03.2004


Stephanie Gokorsch, Christian Weber und Prof. Peter Czermak (von links) experimentieren mit tierischen Bandscheibenzellen.


Für Millionen Menschen sind sie der Inbegriff des Rückenschmerzes: die Bandscheiben. Die Wege der Patienten führen in Fitnessstudios, auf Massagebänke und in Operationssäle. Auch ein Biotechnologen-Team der FH Gießen-Friedberg hat sich des Problems angenommen.


Prof. Dr. Peter Czermak (Fachbereich Krankenhaus- und Medizintechnik, Umwelt- und Biotechnologie) leitet das Projekt zur "Herstellung und Stimulation autologer Bandscheibenimplantate", das bisher vom Land Hessen und dem Bund mit 210.000 Euro gefördert wurde.

Die Bandscheibe absorbiert Kompressions- und Stoßkräfte, ermöglicht Bewegungen zwischen den Wirbelkörpern und vergrößert die Stabilität der Wirbelsäule. Ihre Funktionen erfüllt sie beim Menschen allerdings nicht besonders zuverlässig. Im Laufe ihres Lebens leiden 60 bis 80 Prozent aller Deutschen unter Wirbelsäulenerkrankungen. Nach Angaben des Statistischen Bundesamts stehen Schädigungen der Bandscheibe mit mehr als 27 Prozent an zweiter Stelle der Berufserkrankungen und sind Ursache für etwa 17 Prozent aller Anträge auf Frührente. Der volkswirtschaftliche Schaden liegt bei über 10 Milliarden Euro jährlich.


Die Bandscheibe besteht aus einem äußeren Ring aus Knorpelfasern (Anulus Fibrosus) und dem Stoß-Absorptions-System, einem gelartigen Kern (Nucleus Pulposus). Wie alle Bindegewebsarten enthält die Bandscheibe Zellen und eine Grundsubstanz (Matrix). Die Zellen synthetisieren ständig Matrix. Diese bindet Wasser, das die Absorptionsfunktion des Bandscheibe gewährleistet. Die Matrixsynthese wird durch Bewegung stimuliert. Bewegungsmangel des Menschen führt deshalb dazu, dass die Bandscheibe weniger Wasser binden kann, und macht sie so anfällig für Verletzungen.

Die meisten Bandscheibenvorfälle können heute konservativ therapiert werden. Aber 60.000 Patienten müssen in Deutschland jährlich operiert werden. Neben der klassischen offenen Chirurgie und schonenderen Eingriffen (Endoskopie, Laserbehandlung) ist ein neues Verfahren vielversprechend, das mit autologen (körpereigenen) Bandscheibenimplantaten arbeitet. Vereinfacht dargestellt, werden dabei dem Patienten Bandscheibenzellen entnommen, biotechnologisch vermehrt und reimplantiert.

Die Aufgabe im FH-Projekt besteht einerseits darin, eine hinreichende Menge von Zellmaterial für die Reimplantation zu erzeugen. Gleichzeitig müssen die Zellen die Fähigkeit besitzen, Matrix zu synthetisieren.In einem ersten Schritt werden die Zellen, die im Projekt vom Schaf oder Schwein stammen, isoliert und in einer speziellen Kultur vermehrt. In diesem Prozess verlieren die Zellen die Fähigkeit zur Matrixsynthese, weil der stimulierende Druck fehlt.

Das Forscherteam konstruierte deshalb verschiedene Bioreaktoren, um die Zellen zur Synthese autologer Matrix anzuregen. Im Reaktor werden sie unter kontrollierten Bedingungen zyklischem Druck ausgesetzt. "Wir rufen damit im Bioreaktor den selben Effekt hervor, den der Mensch zum Beispiel durch Rückengymnastik erzielt, nämlich eine Stimulation der Zellen, die als Folge Matrix synthetisieren", erläutert Prof. Czermak.

In zwei Diplomarbeiten konnte im Rahmen des Projekts durch histologische und biochemische Untersuchungen nachgewiesen werden, dass die Matrixsynthese vom hydrostatischen Druck in den Reaktoren abhängt. Im Vergleich mit Alternativkulturen erreichte die Forschergruppe im Reaktor einen um bis zu 268 Prozent höheren Anteil an neu synthetisierter Matrix.

"Mit neuen biokompatiblen Trägermaterialien und unterschiedlichen Druckprofilen wollen wir die Ergebnisse weiter verbessern. Die Rückengymnastik im Bioreaktor funktioniert, nun müssen wir die Trainingsbedingungen und die Trainingsdosis optimieren", fasst Czermak als Zwischenergebnis zusammen.

Erhard Jakobs | idw
Weitere Informationen:
http://www.fh-giessen.de

Weitere Berichte zu: Bandscheibe Bioreaktor Matrix Matrixsynthese Reaktor Rückengymnastik

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Ein Holodeck für Fliegen, Fische und Mäuse
21.08.2017 | Albert-Ludwigs-Universität Freiburg im Breisgau

nachricht Wie Pflanzen ihr Gedächtnis vererben
21.08.2017 | Gregor Mendel Institut für Molekulare Pflanzenbiologie (GMI)

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Topologische Quantenzustände einfach aufspüren

Durch gezieltes Aufheizen von Quantenmaterie können exotische Materiezustände aufgespürt werden. Zu diesem überraschenden Ergebnis kommen Theoretische Physiker um Nathan Goldman (Brüssel) und Peter Zoller (Innsbruck) in einer aktuellen Arbeit im Fachmagazin Science Advances. Sie liefern damit ein universell einsetzbares Werkzeug für die Suche nach topologischen Quantenzuständen.

In der Physik existieren gewisse Größen nur als ganzzahlige Vielfache elementarer und unteilbarer Bestandteile. Wie das antike Konzept des Atoms bezeugt, ist...

Im Focus: Unterwasserroboter soll nach einem Jahr in der arktischen Tiefsee auftauchen

Am Dienstag, den 22. August wird das Forschungsschiff Polarstern im norwegischen Tromsø zu einer besonderen Expedition in die Arktis starten: Der autonome Unterwasserroboter TRAMPER soll nach einem Jahr Einsatzzeit am arktischen Tiefseeboden auftauchen. Dieses Gerät und weitere robotische Systeme, die Tiefsee- und Weltraumforscher im Rahmen der Helmholtz-Allianz ROBEX gemeinsam entwickelt haben, werden nun knapp drei Wochen lang unter Realbedingungen getestet. ROBEX hat das Ziel, neue Technologien für die Erkundung schwer erreichbarer Gebiete mit extremen Umweltbedingungen zu entwickeln.

„Auftauchen wird der TRAMPER“, sagt Dr. Frank Wenzhöfer vom Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI) selbstbewusst. Der...

Im Focus: Mit Barcodes der Zellentwicklung auf der Spur

Darüber, wie sich Blutzellen entwickeln, existieren verschiedene Auffassungen – sie basieren jedoch fast ausschließlich auf Experimenten, die lediglich Momentaufnahmen widerspiegeln. Wissenschaftler des Deutschen Krebsforschungszentrums stellen nun im Fachjournal Nature eine neue Technik vor, mit der sich das Geschehen dynamisch erfassen lässt: Mithilfe eines „Zufallsgenerators“ versehen sie Blutstammzellen mit genetischen Barcodes und können so verfolgen, welche Zelltypen aus der Stammzelle hervorgehen. Diese Technik erlaubt künftig völlig neue Einblicke in die Entwicklung unterschiedlicher Gewebe sowie in die Krebsentstehung.

Wie entsteht die Vielzahl verschiedener Zelltypen im Blut? Diese Frage beschäftigt Wissenschaftler schon lange. Nach der klassischen Vorstellung fächern sich...

Im Focus: Fizzy soda water could be key to clean manufacture of flat wonder material: Graphene

Whether you call it effervescent, fizzy, or sparkling, carbonated water is making a comeback as a beverage. Aside from quenching thirst, researchers at the University of Illinois at Urbana-Champaign have discovered a new use for these "bubbly" concoctions that will have major impact on the manufacturer of the world's thinnest, flattest, and one most useful materials -- graphene.

As graphene's popularity grows as an advanced "wonder" material, the speed and quality at which it can be manufactured will be paramount. With that in mind,...

Im Focus: Forscher entwickeln maisförmigen Arzneimittel-Transporter zum Inhalieren

Er sieht aus wie ein Maiskolben, ist winzig wie ein Bakterium und kann einen Wirkstoff direkt in die Lungenzellen liefern: Das zylinderförmige Vehikel für Arzneistoffe, das Pharmazeuten der Universität des Saarlandes entwickelt haben, kann inhaliert werden. Professor Marc Schneider und sein Team machen sich dabei die körpereigene Abwehr zunutze: Makrophagen, die Fresszellen des Immunsystems, fressen den gesundheitlich unbedenklichen „Nano-Mais“ und setzen dabei den in ihm enthaltenen Wirkstoff frei. Bei ihrer Forschung arbeiteten die Pharmazeuten mit Forschern der Medizinischen Fakultät der Saar-Uni, des Leibniz-Instituts für Neue Materialien und der Universität Marburg zusammen Ihre Forschungsergebnisse veröffentlichten die Wissenschaftler in der Fachzeitschrift Advanced Healthcare Materials. DOI: 10.1002/adhm.201700478

Ein Medikament wirkt nur, wenn es dort ankommt, wo es wirken soll. Wird ein Mittel inhaliert, muss der Wirkstoff in der Lunge zuerst die Hindernisse...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

International führende Informatiker in Paderborn

21.08.2017 | Veranstaltungen

Wissenschaftliche Grundlagen für eine erfolgreiche Klimapolitik

21.08.2017 | Veranstaltungen

DGI-Forum in Wittenberg: Fake News und Stimmungsmache im Netz

21.08.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Im Neptun regnet es Diamanten: Forscherteam enthüllt Innenleben kosmischer Eisgiganten

21.08.2017 | Physik Astronomie

Ein Holodeck für Fliegen, Fische und Mäuse

21.08.2017 | Biowissenschaften Chemie

Institut für Lufttransportsysteme der TUHH nimmt neuen Cockpitsimulator in Betrieb

21.08.2017 | Verkehr Logistik