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Forschungsoffensive gegen eine Volkskrankheit

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Unter der Projektleitung von Prof. Dr. Volker Groß befasst sich die Arbeitsgruppe für Angewandte Physiologie mit der Entwicklung technischer Verfahren, die Ursachen und Wirkungen der Chronisch Obstruktiven Lungenkrankheit (COPD) durchschaubarer machen sollen.

Laut Weltgesundheitsorganisation ist die COPD die vierthäufigste Todesursache. Jeder Dritte der über 70-Jährigen ist von ihr betroffen. Sie wird ausgelöst durch eine abnorme Entzündungsreaktion. Hauptsymptome sind Atemnot, Husten und Auswurf.

Das THM-Team hat das Ziel, eine frühere Diagnose der COPD zu ermöglichen und damit die Erfolgschancen einer Therapie zu erhöhen. Verbesserte medizintechnische Diagnosesysteme sollen Fachärzte zudem in die Lage versetzen, therapeutische Maßnahmen gezielter auf den individuellen Krankheitsverlauf des jeweiligen Patienten abzustimmen.

Das will die interdisziplinäre Forschergruppe, die neben Ingenieuren und Naturwissenschaftlern des Kompetenzzentrums Biotechnologie und Biomedizinische Physik sowie der Medizinischen Informatik der THM auch aus Ärzten der Uniklinik Marburg besteht, in drei Teilprojekten leisten. Zunächst wird ein Laboratorium im Miniaturmaßstab eingerichtet, wo durch modellhafte Versuche mit Mäusen Erkenntnisse über Prozesse der Atemregulation gewonnen werden können. Dabei geht es vor allem um die Frage, wie dem krankheitsbedingten Anstieg von Kohlenstoffdioxid (CO2) im arteriellen Blut entgegengewirkt werden kann.

Im zweiten Schritt will man ein Verfahren standardisieren, das es erlaubt, die „hyperkapnische Atemantwort“ verlässlich zu bestimmen. Darunter versteht man eine gesteigerte Atemaktivität als Reaktion auf einen erhöhten CO2-Gehalt im Blut. Von diesem Ansatz, der eine neuartige Ergänzung gängiger Lungenfunktionstest darstellt, verspricht man sich, rascher eine individuelle Diagnose stellen und COPD-Patienten frühzeitiger und angepasster medizinisch behandeln zu können. Das dritte Teilprojekt zielt darauf ab, für die unterschiedlichen Patiententypen eine abgestimmtere Therapie zu konzipieren. Dies umfasst auch die Entwicklung eines Systems zur Atmungsunterstützung, das besser auf die individuellen Ansprüche des jeweiligen Patienten reagieren kann.

In das auf insgesamt vier Jahre angelegte Vorhaben der TH Mittelhessen sind mehrere Doktoranden eingebunden, die im Rahmen einer Kooperation mit der Philipps-Universität Marburg promovieren. Darüber hinaus wirken Studierende mit, die sich in Bachelor- oder Masterarbeiten Teilaufgaben widmen. Durch das Anwenderzentrum Medizintechnik, in dem die THM seit 2011 in Gießen mit regionalen Firmen kooperiert, gibt es eine funktionierende Infrastruktur für den Technologietransfer.

Assoziierte Partner beim aktuellen Projekt sind die ThoraTech GmbH und die IfM GmbH, welche bereits im mittelhessischen Netzwerk „Telemonitoring bei Patienten mit chronischen Atemwegserkrankungen“ mitwirken. Eine weitere Initiative der THM-Forschergruppe, die sich auch mit neuen Verfahren zur Therapie der COPD befasst, wird durch die hessische „Landes-Offensive zur Entwicklung Wissenschaftlich-ökonomischer Exzellenz“ (LOEWE) gefördert und ergänzt diesen Forschungsschwerpunkt.

Erhard Jakobs | idw
Weitere Informationen:
http://www.thm.de/site/kompetenzzentren/biotecmed.html

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Im Focus: Die schnellste lichtgetriebene Stromquelle der Welt

Die Stromregelung ist eine der wichtigsten Komponenten moderner Elektronik, denn über schnell angesteuerte Elektronenströme werden Daten und Signale übertragen. Die Ansprüche an die Schnelligkeit der Datenübertragung wachsen dabei beständig. In eine ganz neue Dimension der schnellen Stromregelung sind nun Wissenschaftler der Lehrstühle für Laserphysik und Angewandte Physik an der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) vorgedrungen. Ihnen ist es gelungen, im „Wundermaterial“ Graphen Elektronenströme innerhalb von einer Femtosekunde in die gewünschte Richtung zu lenken – eine Femtosekunde entspricht dabei dem millionsten Teil einer milliardstel Sekunde.

Der Trick: die Elektronen werden von einer einzigen Schwingung eines Lichtpulses angetrieben. Damit können sie den Vorgang um mehr als das Tausendfache im...

Im Focus: The fastest light-driven current source

Controlling electronic current is essential to modern electronics, as data and signals are transferred by streams of electrons which are controlled at high speed. Demands on transmission speeds are also increasing as technology develops. Scientists from the Chair of Laser Physics and the Chair of Applied Physics at Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) have succeeded in switching on a current with a desired direction in graphene using a single laser pulse within a femtosecond ¬¬ – a femtosecond corresponds to the millionth part of a billionth of a second. This is more than a thousand times faster compared to the most efficient transistors today.

Graphene is up to the job

Im Focus: LaserTAB: Effizientere und präzisere Kontakte dank Roboter-Kollaboration

Auf der diesjährigen productronica in München stellt das Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT das Laser-Based Tape-Automated Bonding, kurz LaserTAB, vor: Die Aachener Experten zeigen, wie sich dank neuer Optik und Roboter-Unterstützung Batteriezellen und Leistungselektronik effizienter und präziser als bisher lasermikroschweißen lassen.

Auf eine geschickte Kombination von Roboter-Einsatz, Laserscanner mit selbstentwickelter neuer Optik und Prozessüberwachung setzt das Fraunhofer ILT aus Aachen.

Im Focus: LaserTAB: More efficient and precise contacts thanks to human-robot collaboration

At the productronica trade fair in Munich this November, the Fraunhofer Institute for Laser Technology ILT will be presenting Laser-Based Tape-Automated Bonding, LaserTAB for short. The experts from Aachen will be demonstrating how new battery cells and power electronics can be micro-welded more efficiently and precisely than ever before thanks to new optics and robot support.

Fraunhofer ILT from Aachen relies on a clever combination of robotics and a laser scanner with new optics as well as process monitoring, which it has developed...

Im Focus: The pyrenoid is a carbon-fixing liquid droplet

Plants and algae use the enzyme Rubisco to fix carbon dioxide, removing it from the atmosphere and converting it into biomass. Algae have figured out a way to increase the efficiency of carbon fixation. They gather most of their Rubisco into a ball-shaped microcompartment called the pyrenoid, which they flood with a high local concentration of carbon dioxide. A team of scientists at Princeton University, the Carnegie Institution for Science, Stanford University and the Max Plank Institute of Biochemistry have unravelled the mysteries of how the pyrenoid is assembled. These insights can help to engineer crops that remove more carbon dioxide from the atmosphere while producing more food.

A warming planet