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 Bienen brauchen es bunt
20.08.2018 | Julius-Maximilians-Universität Würzburg

nachricht Künstliche Enzyme aus DNA
20.08.2018 | Ruhr-Universität Bochum

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: Die Mischung macht‘s: Jülicher Forscher entwickeln schnellladefähige Festkörperbatterie

Mit Festkörperbatterien sind aktuell große Hoffnungen verbunden. Sie enthalten keine flüssigen Teile, die auslaufen oder in Brand geraten könnten. Aus diesem Grund sind sie unempfindlich gegenüber Hitze und gelten als noch deutlich sicherer, zuverlässiger und langlebiger als herkömmliche Lithium-Ionen-Batterien. Jülicher Wissenschaftler haben nun ein neues Konzept vorgestellt, das zehnmal größere Ströme beim Laden und Entladen erlaubt als in der Fachliteratur bislang beschrieben. Die Verbesserung erzielten sie durch eine „clevere“ Materialwahl. Alle Komponenten wurden aus Phosphatverbindungen gefertigt, die chemisch und mechanisch sehr gut zusammenpassen.

Die geringe Stromstärke gilt als einer der Knackpunkte bei der Entwicklung von Festkörperbatterien. Sie führt dazu, dass die Batterien relativ viel Zeit zum...

Im Focus: It’s All in the Mix: Jülich Researchers are Developing Fast-Charging Solid-State Batteries

There are currently great hopes for solid-state batteries. They contain no liquid parts that could leak or catch fire. For this reason, they do not require cooling and are considered to be much safer, more reliable, and longer lasting than traditional lithium-ion batteries. Jülich scientists have now introduced a new concept that allows currents up to ten times greater during charging and discharging than previously described in the literature. The improvement was achieved by a “clever” choice of materials with a focus on consistently good compatibility. All components were made from phosphate compounds, which are well matched both chemically and mechanically.

The low current is considered one of the biggest hurdles in the development of solid-state batteries. It is the reason why the batteries take a relatively long...

Im Focus: Farbeffekte durch transparente Nanostrukturen aus dem 3D-Drucker

Neues Design-Tool erstellt automatisch 3D-Druckvorlagen für Nanostrukturen zur Erzeugung benutzerdefinierter Farben | Wissenschaftler präsentieren ihre Ergebnisse diese Woche auf der angesehenen SIGGRAPH-Konferenz

Die meisten Objekte im Alltag sind mit Hilfe von Pigmenten gefärbt, doch dies hat einige Nachteile: Die Farben können verblassen, künstliche Pigmente sind oft...

Im Focus: Color effects from transparent 3D-printed nanostructures

New design tool automatically creates nanostructure 3D-print templates for user-given colors
Scientists present work at prestigious SIGGRAPH conference

Most of the objects we see are colored by pigments, but using pigments has disadvantages: such colors can fade, industrial pigments are often toxic, and...

Im Focus: Eisen und Titan in der Atmosphäre eines Exoplaneten entdeckt

Forschende der Universitäten Bern und Genf haben erstmals in der Atmosphäre eines Exoplaneten Eisen und Titan nachgewiesen. Die Existenz dieser Elemente in Gasform wurde von einem Team um den Berner Astronomen Kevin Heng theoretisch vorausgesagt und konnte nun von Genfern Astronominnen und Astronomen bestätigt werden.

Planeten in anderen Sonnensystemen, sogenannte Exoplaneten, können sehr nah um ihren Stern kreisen. Wenn dieser Stern viel heisser ist als unsere Sonne, dann...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

LaserForum 2018 thematisiert die 3D-Fertigung von Komponenten

17.08.2018 | Veranstaltungen

Aktuelles aus der Magnetischen Resonanzspektroskopie

16.08.2018 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - Oktober 2018

16.08.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Quantenverschränkung erstmals mit Licht von Quasaren bestätigt

20.08.2018 | Physik Astronomie

1,6 Millionen Euro für den Aufbau einer Forschungsgruppe zu Quantentechnologien

20.08.2018 | Förderungen Preise

IHP-Technologie darf in den Weltraum fliegen

20.08.2018 | Energie und Elektrotechnik

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics