Fraunhofer Institut für Biomedizinische Technik (IBMT)

Verbesserte und neuartige Zellkulturtechniken und die darauf aufbauenden analytischen Messverfahren müssen bei der rasanten biotechnologischen Entwicklung von zukunftsorientierten therapeutischen Konzepten Schritt halten. Hierbei gewinnen Standardisierung und Optimierung im Bereich der präklinischen und klinischen Testungen von Wirk- und Impfstoffen zunehmend an Bedeutung. Die Abteilung Bioprozesstechniken & Nanotechnologie entwickelt hierfür alternative Zellkultursysteme und Testverfahren für die verschiedensten Bereiche der Stammzellforschung und Nanobiotechnologie. Die Wirkstoffentwicklung wird durch den Einsatz entsprechender Technologieplattformen unterstützt. Hierzu zählen Transport- und Freisetzungsuntersuchungen therapeutischer Applikationssysteme über zelluläre Barrieren wie z. B. der Blut-Hirn-Schranke, wofür wir der menschlichen Blut-Hirn-Schranke physiologisch sehr nahestehende Systeme entwickelt haben. Hierin können zum Beispiel Nanopartikel getestet werden, die zuvor mit Alzheimer-Medikamenten beladen wurden und auf deren Oberfläche sich Ankermoleküle befinden, die bestimmte Strukturen der Blut-Hirn-Schranke erkennen. So sollen die Nanopartikel ein Alzheimer-Medikament gezielt ins Gehirn transportieren.

Weiterhin lassen sich diese Nanopartikel als Genfähren einsetzen, um gezielt DNA in Zellen zu transportieren, die die Expression bestimmter Proteine ermöglicht. Üblicherweise erfolgen gezielte genetische Veränderungen von Zellen durch virale Vektoren. Die Nutzung dieser bereitet aber erhebliche Probleme wie die Gefahr der Ausbildung von Krebs durch die Aktivierung von Proto-Onkogenen. Die virusfreie genetische Veränderung von Zellen mittels DNA-beladener Nanopartikel stellt sowohl für die Stammzellforschung wie auch für die zukünftige Zelltherapie eine vielversprechende Alternative dazu dar.

Darüber hinaus kommen die in der Abteilung neu entwickelten Zellkultursysteme und Testverfahren im Bereich der Nanotoxikologie zum Einsatz. In der Abteilung werden hochsensitive chipbasierte Testverfahren entwickelt, um physikalische, chemische und biologische Faktoren von Nanopartikeln und deren Einflüsse auf biologische Zellen zu untersuchen.