Ein neues biomedizinisches Forschungsprojekt mit dem Namen „T-Sense-3D“ hat am Campus der Universität Regensburg seine Arbeit aufgenommen. Dieses Vorhaben wird maßgeblich durch das Fraunhofer-Institut für Elektronische Mikrosysteme und Festkörpertechnologien (EMFT) unterstützt und erhält eine Förderung des Bundesministeriums für Forschung, Technologie und Raumfahrt (BMFTR) in Höhe von rund 1,5 Millionen Euro. Ziel des Projekts ist die integrale Stoffwechsel-Überwachung von 3D-Zellkulturen, die in der biomedizinischen Forschung immer wichtiger werden.
Das Projekt stellt einen bedeutenden Schritt in der Entwicklung neuer Verfahren zur hochpräzisen Messung minimaler Temperaturveränderungen in lebenden Gewebemodellen dar. Temperaturveränderungen gelten als Indikatoren für die zelluläre Stoffwechselaktivität. 3D-Gewebemodelle ermöglichen es, menschliche Organe realistischer abzubilden als herkömmliche 2D-Zellschichten, die häufig nicht die tatsächlichen biologischen Gegebenheiten widerspiegeln. Die Herangehensweise wird durch das Fehlen geeigneter analytischer Methoden zur Erfassung von Reaktionen auf Wirkstoffe oder Schadstoffe ergänzt. Hierfür kommen maßgeschneiderte Polymer-Sensoren und moderne Messelektronik zum Einsatz.
Zielsetzung und Technische Ansprüche
Ein zentrales Anliegen des „T-Sense-3D“-Projektes besteht darin, neue Maßstäbe in der Toxizitäts- und Wirksamkeitsprüfung zu setzen. Die Integration der Abteilung „Zell-basierte Sensorik“ des Fraunhofer EMFT in die Forschungsarbeiten sorgt dafür, dass die Universität Regensburg nicht formal Projektpartner, aber eng in die Prozesse eingebunden ist. Zudem fließen Master- und Promotionsarbeiten der Universität in das Projekt ein.
Die meisten der im Rahmen des Projekts entwickelten Sensoren basieren auf dem direkten Aufwachsen von Zellen und Geweben auf physikalischen Signalwandlern. Dies erfordert umfassende Kompetenzen in biologischen Modellsystemen, Messtechnik und Datenanalyse. Besonderes Augenmerk liegt hierbei auf der Schnittstelle zwischen Zellen und Sensoren, die grundlegend analysiert und an die spezifischen Bedürfnisse angepasst wird, um nicht-invasive und markierungsfreie Ausleseverfahren zu ermöglichen.
Zusammenarbeit und Technologische Fortschritte
Das Projekt „T-Sense-3D“ getragen wird durch eine enge Zusammenarbeit mit drei technologieorientierten Unternehmen: FEW Chemicals GmbH, ibidi GmbH und nanoAnalytics GmbH. Diese Kooperationen zielen darauf ab, das Verfahren für die industrielle Wirkstoffprüfung nutzbar zu machen. Das Potenzial des Verfahrens könnte die Arbeit mit 3D-Gewebemodellen in der experimentellen Biomedizin grundlegend verändern und damit zur Reduzierung von Tierversuchen beitragen, wie es im Sinne des 3R-Konzeptes (Replace, Reduce, Refine Animal Experiments) angestrebt wird.
Zusätzlich werden fortschrittliche Materialien wie sulfatierte Hydrogele und Silikon-Gerüststrukturen eingesetzt, um Zellen eine naturnahe Umgebung zu bieten. Die Forschung im Bereich der 3D-Zellkulturen ist entscheidend, da frühere 2D-Zellkulturen oft nicht auf tatsächliche Gewebe übertragbar sind. Die Dresdner Forscher um Carsten Werner arbeiten an maßgeschneiderten Gelen für künstliche Gewebe, während Peggy Stock vom Universitätsklinikum Leipzig Silikonstrukturen etabliert hat, die eine große Oberfläche zur Besiedlung bieten und das Wachstum von Zellen imitiert.
Insgesamt zeigt das Projekt „T-Sense-3D“ das Engagement der Wissenschaftler, innovative Lösungen für die Herausforderungen der modernen Biomedizin zu entwickeln und gleichzeitig den ethischen Aspekten der Forschung Rechnung zu tragen. Durch die Schaffung realistischerer Modelle der menschlichen Physiologie könnte die Wissenschaft in Zukunft den Einsatz von Tierversuchen erheblich verringern, was den Anforderungen einer fortschrittlichen Forschungslandschaft Rechnung trägt.
