Forschungsförderung für elektrisch aktive Implantate verlängert

Die Deutsche Forschungsgemeinschaft fördert die Entwicklung neuartiger, elektrisch aktiver Implantate an der Universität Rostock in der zweiten Förderperiode mit gut zwölf Millionen Euro.

Seit Ende Mai steht fest, dass der Sonderforschungsbereich (SFB) 1270 „ELektrisch Aktive ImplaNtatE – ELAINE“ weiterhin von der DFG gefördert wird, vermeldete die Universität Rostock. Damit stünden den Forschenden aus 14 beteiligten Institutionen der Universität und Universitätsmedizin Rostock sowie vier weiteren Universitäten für die zweite Förderperiode von 2021 bis 2025 ca. 12,4 Millionen Euro zur Verfügung. Geplant sei insbesondere die Finanzierung von Stellen für 28 Nachwuchswissenschaftlerinnen und Nachwuchswissenschaftler.

In einer alternden Bevölkerung werden medizinische Implantate zum Erhalt oder zur Wiederherstellung unterschiedlicher Funktionen immer bedeutsamer. “Die Forschungsvision des interdisziplinären SFB 1270 konzentriert sich auf neuartige, elektrisch aktive Implantate für die Regeneration von Knochen und Knorpel und auf die Tiefe Hirnstimulation, um Bewegungsstörungen zu behandeln. Für diese therapeutischen Anwendungen entwickelt der SFB 1270 ELAINE Langzeitstimulatoren, die besonders energieeffizient oder sogar völlig energieautark sind. Dabei bleiben diese Geräte extrem leichtgewichtig und klein, um voll implantierbar zu sein, sind in der Lage, Daten zu senden und können gleichzeitig flexibel programmiert werden”, erklärt die Universität Rostock. So werde der Weg für neue medizinische Langzeitanwendungen und eine patientenindividuelle Behandlung geebnet. Experimentell gestützt entwickele der SFB Multiskalenmodell, also mathematische Modelle, die große zeitliche und räumliche Bereiche abdecken. Diese erlaubten künftig eine robustere und sicherere individuelle Therapieplanung.

Bei dem SFB 1270 handelt es sich der Universität zufolge um einen interdisziplinärern Forschungsverbund, der Elektrotechnik, Informatik, Mathematik, Maschinenbau, Materialwissenschaften, Physik, Biologie und Medizin unter einem Dach vereint. Seine Sprecherin ist Professorin Ursula van Rienen, die den Lehrstuhl Theoretische Elektrotechnik an der Universität Rostock innehat. Neben Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern der Universität und Universitätsmedizin Rostock sind Forscherinnen und Forscher der Friedrich-Alexander Universität Erlangen-Nürnberg, der Universität Greifswald, der Universität Leipzig sowie der Johannes-Gutenberg Universität Mainz beteiligt.

Bereits in der ersten Förderperiode von 2017 bis 2021 seien bereits entscheidende Innovationen erzielt worden, so die Universität. Entstanden seien dabei neue Konzepte für elektrisch aktive Implantatmaterialien, mechanisch zuverlässigere Implantatstrukturen und erste Prototypen, die aus der Bewegung der Patienten ausreichend Energie gewinnen, um autark betrieben werden zu können. Darüber hinaus sei ein neuartiges, vollständig implantierbares elektrisches Stimulationssystem mit miniaturisierter Elektronik und deutlich reduziertem Energiebedarf für die Anwendung im Gehirn und Bewegungsapparat entwickelt worden. Für die Tiefe Hirnstimulation bei Dystonie und Morbus Parkinson konnten damit neue Erkenntnisse zur Wirkungsweise erzielt werden. Zur Behandlung der Arthrose sei mit innovativen Stimulationskammern das Differenzierungsvermögen menschlicher Knorpelzellen untersucht worden. Auch erste Multiskalenmodelle zur Wirkung der elektrischen Stimulation lägen schon vor.

Das Ziel der zweiten Förderperiode ist laut Forschungsverbund die Entwicklung einer rückkopplungsgesteuerten elektrischen Stimulation von Knochen- und Knorpeldefekten sowie tiefer Hirnregionen samt integrierter Datenerfassung, -verarbeitung und Energieversorgung. Die Stimulatoren sollen also nicht nur energieautark sein, sondern auch an das individuelle Krankheitsgeschehen erfassen und sich daran anpassen. „Unser interdisziplinäres Konsortium erlaubt eine wissenschaftlich fundierte Validierung neu abgeleiteter theoretischer Modelle, numerischer Methoden und technischer Lösungen durch Experimente sowohl in den Ingenieur- als auch in den Lebenswissenschaften“, sagt van Rienen. Insgesamt werde das anspruchsvolle interdisziplinäre Forschungsprogramm neue Ansätze für biomedizinische Implantate aufzeigen und so die Chancen erhöhen, Gesundheitsprobleme der alternden Bevölkerung zu überwinden.