Hilfe für Simulation und Schlaganfallpatienten

Die Simulation ist ein wichtiges Werkzeug, um Werkstoffe vorab im Computer zu entwickeln und zu testen. Dadurch lassen sich kostspielige und gefährliche Irrtümer vermeiden. Die Tests im Rechner sind ein Spezialgebiet des Fraunhofer-Instituts für Techno- und Wirtschaftsmathematik ITWM in Kaiserslautern.

Denn die Vorab-Berechnung von Werkstoffen, insbesondere die Multiskalen-Materialmodellierung, also die mathematische Beschreibung von Werkstoffen über mehrere Größen- und Zeitskalen hinweg, ist ein komplexer Vorgang in dem viel Mathematik steckt. Dipl.-Math. Jörg Willems hat mit seiner Diplomarbeit einen wichtigen Beitrag zum Verständnis von Mehr-Skalen-Problemen aus der Strömungs- und Thermodynamik geleistet.

Er trägt damit Wesentliches dazu bei, dass die numerische Simulation bei der Entwicklung von Filtermedien, Isolationsmaterialien, Verbundwerkstoffen und Brennstoffzellen eingesetzt werden kann. Dafür wird er mit dem 2. Hugo-Geiger-Preis ausgezeichnet.

Diagnose Schlaganfall: Um die Folgen einzudämmen zählt jede Minute. Bisherige Therapieverfahren wirken nur innerhalb von drei bis vier Stunden. Mediziner suchen daher nach wirksamen Alternativen, zum Beispiel Stammzelltherapie. Einer von ihnen ist Johannes Boltze vom Fraunhofer-Institut für Zelltherapie und Immunologie IZI in Leipzig. In seiner Doktorarbeit etablierte er ein Modell zur Untersuchung des Schlaganfalls bei der Ratte und konnte zeigen, dass eine Behandlung mit Stammzellen erfolgversprechende Ergebnisse bringt: „Bei unbehandelten Tieren ist die Bewegungsfähigkeit nach dem Infarkt stark beeinträchtigt“, erklärt Johannes Boltze. „Sie haben bei Funk-tionstests beispielsweise Mühe, über eine Stange zu balancieren. Anders bei den Tieren, die wir mit Stammzellen behandelt haben. Sie gelangen schon nach zwei Wochen wieder leichtfüßig zum Ziel.“ Die Stammzellen sorgen dafür, dass bestimmte Heilungs-Organisations-prozesse im Gehirn positiv beeinflusst werden. Dadurch sind die überlebenden Nervenzellen besser in der Lage, die Schäden auszugleichen, wenn die Behandlung innerhalb von 72 Stunden nach dem eigentlichen Schlaganfall begonnen wird. Für die Schlaganfallversuche wurden Stammzellen aus Nabelschnurblut und Knochenmark gewonnen – eine unumstrittene Methode, denn ethische Bedenken sind hier unbegründet. Das zelltherapeutische Behandlungsverfahren eignet sich zum klinischen Einsatz in einer Schlaganfallspezialeinheit (stroke unit). Für seine Forschungsleistung erhält Dr. Johannes Boltze den 3. Hugo-Geiger-Preis.