PD Dr. Christoph Beißwenger,
Universität des Saarlandes, Homburg/Saar
Prof. Dr. Heiko Zimmermann,
Fraunhofer-Institut für Biomedizinische Technik, Sulzbach
03/2018-02/2019
Entzündungszellen wie neutrophile Granulozyten tragen entscheidend zu Lungenschäden und zum Verlust an Lungenfunktion bei der Pneumonie, dem Acute Respiratory Distress Syndrome (ARDS) und der Mukoviszidose bei. Projektziel ist der Aufbau eines mikrofluidischen Lungen-Chipsystems, in dem die Rekrutierung von Neutrophilen aus dem Blutkreislauf in die Lunge abgebildet wird. In diesem mikrofluidischen System wird mit humanen Endothel- und Epithelzellen eine endotheliale/epitheliale Barriere aufgebaut, wie sie in der menschlichen Lunge vorhanden ist, und die Zirkulation von Neutrophilen im Blutkreislauf simuliert. Dieses System erlaubt eine detaillierte biologische Analyse des Übertritts von Neutrophilen in das Lungengewebe bei mikrobieller Infektion und systemischer Entzündung. Das mikrofluidische Lungen-Chipsytem ermöglicht zudem die Analyse der pharmakologischen Hemmung bei der Rekrutierung neutrophiler Zellen in die Lunge.
Gegenüber Tierversuchen hat das Lungen-Chipsystem entscheidende Vorteile: (I) Die Anwendung der neuen Methode in der pharmazeutischen Industrie und in der Grundlagenforschung wird die Anzahl der Tierversuche im Sinne der 3R drastisch senken. (II) Die Ergebnisse können eher auf die Situation im Menschen übertragen werden, da menschliche Primärzellen verwendet werden. Dies erlaubt bessere Rückschlüsse, als es durch Tierversuche möglich wäre. (III) Die Kosten der Testdurchführung und der Zeitbedarf sind deutlich geringer als bei Tierversuchen.
Das in diesem Vorhaben etablierte Lungen-Chipsystem wird daher die Notwendigkeit von Tierversuchen im Bereich der Medikamentenentwicklung zur Hemmung der Rekrutierung von Neutrophilen in die Lunge reduzieren und ersetzen.
Abb. 1: Schematische Darstellung des Lungenchipsystems.
Der mikrofluidische Chip enthält eine Porenmembran. Ober- und unterhalb der Membran befinden sich zwei Fluidikkanäle mit integrierten Elektroden zur Impedanzmessung. Die Zellen werden auf der Porenmembran unter fluidischen Bedingungen kultiviert.
Universität des Saarlandes - Innere Medizin V
Geb. 61.4, 66421 Homburg/Saar
Fraunhofer-Institut für Biomedizinische Technik IBMT
Joseph-von-Fraunhofer-Weg 1, 66280 Sulzbach
03/2018 - 02/2019
Biologiestudium an der Philipps-Universität Marburg. Dort Promotion im Rahmen des Aufbaustudiums Humanbiologie. Postdoktorat an der University of Pennsylvania, Department of Microbiology. Projektleiter in der Forschung und Entwicklung bei der Across Barriers GmbH. Seit April 2010 Gruppenleiter an der Universität des Saarlandes, Klinik für Innere Medizin V, Homburg (Saar). 2014 Habilitation in Immunologie und experimenteller Pneumologie.
Physikstudium Würzburg und Berlin. 2001 Promotion auf dem Gebiet der Biophysik, Humboldt-Universität Berlin. 2003 Juniorprofessur “Kryobiophysik & Zelluläre Kryotechnologie” und 2008 Berufung als Professor, Lehrstuhl für „Molekulare und Zelluläre Biotechnologie/Nanotechnologie“ an die Universität des Saarlandes. 2008 Hauptabteilungsleiter „Biophysik & Kryotechnologie“ am Fraunhofer-Institut für Biomedizinische Technik. 2012 Ernennung als Institutsleiter. 2015 geschäftsführender Institutsleiter, seit April 2017 alleiniger Institutsleiter.
Lebensmittelchemiestudium an der Technischen Universität Kaiserslautern bis 2007. 2011 Promotion auf dem Gebiet der Nanotoxikologie, Universität des Saarlandes. Wissenschaftliche Mitarbeiterin und Projektleiterin am Fraunhofer-Institut für Biomedizinische Technik IBMT, Abteilung Bioprozesse & Bioanalytik. Seit April 2016 Leiterin der Arbeitsgruppe Nanotoxikologie am Fraunhofer IBMT.
Berufsausbildung zum Biologielaborant, Universitätsklinikum Homburg/Saar. Biologiestudium am Karlsruher Institut für Technologie (KIT). Masterarbeit am Institut für funktionelle Grenzflächen, KIT. Seit Julie 2016 Doktorand an der Universität des Saarlandes, Klinik für Innere Medizin V, Homburg (Saar).
Studium der Mikrosystemtechnik an der Hochschule Kaiserslautern, Diplomarbeit über die Entwicklung einer Elektrode für die ERCP-Therapie in 2002. Seit 2002 Projektingenieur am Fraunhofer Institut für Biomedizinische Technik, mit Schwerpunkt Mikrofertigungsverfahren und Mikrofluidik. Seit 2011 Leiter der Arbeitsgruppe Mikrosensorik und Mikrofluidik mit den Schwerpunkten Entwicklung und Integration mikrofluidischer Komponenten und Systeme für zellbiologische und biomedizinische Anwendungen.
MSc. Michelle Hesler (Mitarbeiter) Studium der Angewandten Bio-, Pharma- und Medizinwissenschaften / “Applied Life Sciences” an der Hochschule Kaiserlautern, Masterarbeit zum Thema „Transport von Nanomaterialien über die intestinale Barriere in vitro und ex vivo“. Seit 2017 Promotion an der Universität des Saarlandes.
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