Zwei Welten, ein Cluster: Gut für die Gesundheit

Von: Bernd Büttgens
Letzte Aktualisierung:
6375327.jpg
Thomas Schmitz-Rode und seine Kollegen arbeiten schon lange am künstlichen Herzen und vielen Herausforderungen mehr. Als Leiter des neuen Campus-Clusters Bio-Medizintechnik beschreibt der Lehrstuhlinhaber am Helmholtz-Institut die neue Dimension der Forschung, die nun in Aachen möglich ist. Foto: Michael Jaspers

Aachen. Man kann den Professor mit Fug und Recht als Idealbesetzung für die Leitung genau dieses Campus-Clusters bezeichnen: Thomas Schmitz-Rode leitet nicht nur den aus vier Bereichs-Professuren und 120 Wissenschaftlern bestehenden größten Lehrstuhl im renommierten Helmholtz-Institut der RWTH Aachen, nein, Thomas Schmitz-Rode, der Diplom-Ingenieur und Doktor der Medizin, vereinigt in seiner Person, was im Cluster Bio-Medizintechnik auf dem Campus Melaten gefragt ist. die Verbindung zweier Forschungswelten, um im Dienste der Gesundheit neue Behandlungsmöglichkeiten zu schaffen.

Lassen Sie uns, Herr Professor, über die Campus-Idee und das Cluster für Bio-Medizintechnik sprechen. Da wartet eine Herausforderung auf Sie und Ihre Mitstreiter!

Schmitz-Rode: Ja, wir haben eine große Aufgabe vor uns. Es geht hier um die Entwicklung eines Forschungsnetzwerks, an dem viele Kollegen aus Hochschule und Industrie teilhaben. Der Campus bringt eine neue Dimension mit sich.

Ihr Helmholtz-Institut hat einen großartigen Ruf. Wie setzen Sie das in der Forschungsarbeit im übergreifenden Cluster nun fort?

Schmitz-Rode: Das Helmholtz-Institut hat eine Tradition seit 1971, es hat aber auch eine Neuausrichtung erfahren. Seit 2003/04 gibt es sieben Professuren, vier aus der medizinischen Fakultät, zu der auch meine gehört, die übrigen drei sind aus dem Maschinenbau, aus der Elektrotechnik und aus den Naturwissenschaften. Wir haben uns sehr gut entwickelt. Jeder Lehrstuhl hat ein eigenes Portfolio, Medizintechnik ist breitgefächert, sehr divers, wir kommen uns nicht in die Quere, sondern ergänzen uns bestens. Wir wachsen seit acht Jahren dynamisch, haben viele Drittmittel akquirieren können, von der Deutschen Forschungsgemeinschaft, vom Bundesministerium für Wissenschaft und Forschung, dazu kommen noch EU-Mittel. Wir wachsen nicht zum Selbstzweck, sondern wir machen Projekte, mit denen wir die medizinische Therapie und Diagnostik weiterbringen wollen.

Von daher ist der Schritt in Richtung Campus jetzt genau richtig?

Schmitz-Rode: Wenn es nach dem klassischen Hochschulkonzept ginge, hätten wir kaum Expansionsmöglichkeiten. Der Campus erlaubt uns, überhaupt zu expandieren. Als erster Schritt gelang es, dass das gegenüber dem Helmholtz-Institut liegende MTZ, das Medizintechnische Zentrum, vom Universitätsklinikum gekauft wurde und die Stadt Aachen mit dem Erlös das Zentrum für Biomedizintechnik (ZBMT) gleich nebenan errichten konnte. Einige Firmen aus dem MTZ zogen um, andere kamen neu hinzu. Dadurch konnten meine Leute, aber auch andere Institute der Medizinischen Fakultät ins MTZ einziehen.

Das ZBMT war der erste Bau Ihres Clusters auf dem Campus.

Schmitz-Rode: Richtig, gebaut wurde es unter Leitung der GEGRA, einer städtischen Gesellschaft. Es hat uns sehr geholfen, dass die Stadt sich hier in besonderer Weise engagiert hat. Das Gebäude besteht aus über 4000 Quadratmetern Büro- und Laborräumen, die innerhalb eines Jahres komplett vermietet waren. Es besteht also dringender Bedarf an weiteren Flächen. Als nächstes folgte der Neubau von Carpus + Partner, die ja als spezialisierte Planer und Architekten in erster Linie hochkomplexe Gebäude schaffen im Bereich von Biotechnologie, Medizintechnik und Pharmaindustrie – das passt inhaltlich gut. Carpus + Partner kooperieren auf dem Campus mit uns und auch mit dem Cluster Logistik.

Welche direkten Kontakte unterhalten Sie?

Schmitz-Rode: Wenn Sie auf die Pläne des Clusters und somit auf den Campus schauen, sehen Sie, wie kurz die Wege sind. Direkt in unserer Nachbarschaft wird sich die Aachener Verfahrenstechnik in einem neuen Forschungsgebäude ansiedeln. Da gibt es schon jetzt eine spannende Kooperation. Gleiches gilt für das DWI, ehemals Deutsches Wollforschungsinstitut, das ja bald Leibnitz-Institut wird. Und auch für das Institut für Textiltechnik, mit dem uns eine fakultätsübergreifende, so genannte Brückenprofessur verbindet. Wir brauchen für unsere Arbeit Biomembranen, textile und interaktive Materialien, hier gibt es bereits eine gute Zusammenarbeit.

Wie entwickelt sich das Cluster BioMedizintechnik, das sich ja vor allem in den Bereichen der klinischen und experimentellen Bildgebung, der bildgeführten Therapie, in der Organunterstützung, in biohybriden Systemen und in der pharmazeutischen Produktentwicklung nah am Menschen und seiner Gesundheit bewegt?

Schmitz-Rode: Der entscheidende Schritt für uns war, dass wir zu unserer übergeordneten Forschungsprogrammatik – das Thema biohybride Medizinsysteme – ein Forschungsgebäude einwerben konnten. Die Finanzierung läuft halb über den Bund und halb über das Land NRW. Insgesamt handelt es sich um 40 Millionen Euro. Der Forschungsbau wird derzeit konzipiert (siehe Erklärtext unten, die Red.). Auf der Erweiterungsfläche des Clusters werden wir auch noch ein Lehr- und Weiterbildungsgebäude der Medizinischen Fakultät errichten, zusätzlich wird der Parkplatzbedarf gedeckt werden, und es wird noch ein weiteres Gebäude wie das ZBMT geben.

Was darf sich der Laie unter biohybriden Systemen vorstellen?

Schmitz-Rode: Biohybrid bedeutet, dass wir technische Komponenten, die wir gut im Griff haben, und biologische Komponenten – also Biomoleküle, Zellen und Gewebe – miteinander verbinden. Ein biohybrides Implantat hat biologische Komponenten wie Zellen, zumindest biofunktionale Gruppen. Diese Bioimplantate sollen mit der Organumgebung nach der Implantation in gewünschter Weise reagieren, und zwar besser, als dies ein rein technisches Implantat kann. Während wir auf der Makroebene von Implantaten sprechen, geht es auf der Mikro- und Nanoebene um biohybride Wirkstoffpartikel, die man in das Blutgefäßsystem injizieren kann.

Wobei hilft es konkret?

Schmitz-Rode: Wir haben einen bestimmten Behandlungsstand bei Implantaten, der unverzichtbar ist, aber immer noch verbessert werden kann. Nehmen wir die Herz-Kreislauf-Erkrankungen. Hier gibt es Schrittmacher, Klappen, Stents, Gefäßprothesen. Wenn wir auf die erwartete Zunahme im stationären Bereich schauen, dann ist die Zahl der Herz-Kreislauf-Erkrankungen auf das Jahr 2030 geblickt mit einem Plus von fast 30 Prozent zu heute absolut führend. Als nächstes folgen Tumorerkrankungen mit der zweithöchsten Steigerungsrate. Angesichts der demographischen Entwicklung werden wir uns daher zunächst auf diese Bereiche konzentrieren: biohybride Systeme zur Behandlung von Herz-Kreislauf- und Tumor-Erkrankungen.

Können Sie das für uns vertiefen?

Schmitz-Rode: Als Beispiel nehmen wir die Herzklappe: Es gibt einen akzeptierten Behandlungsstand, dazu gehören als eine Variante die mechanischen Herzklappen, die aus rein technischen Schließkörpern in einem Metallring bestehen. Und es gibt das zweite Konzept, sogenannte Bioklappen, mit Klappensegeln vom Schwein oder aus Rinderperikard. Beide Systeme haben aber Nachteile: Die mechanischen Klappen erfordern lebenslang blutverdünnende Medikamente, die Bioklappen hingegen neigen zur Verkalkung.

Auf welchem Stand sind Sie heute?

Schmitz-Rode: Vor gut zehn Jahren kündigte die Wissenschaft einen Paradigmenwechsel an. Die Zeit der technischen „Klempnerei“ sei vorbei, hieß es sehr überspitzt, wir machen nun alles rein biologisch, wir züchten ganze Organe neu. Und diese Organe sollten perfekt passen, vom Körper angenommen werden, weil sie ja aus dem körpereigenen Material des Empfängers sind – und alle Probleme sind gelöst. Leider ist dieser Ansatz viel hürdenreicher als zunächst angenommen.

 

 

Was heißt das für Ihre Arbeit?

Schmitz-Rode: Heute wissen wir, dass das Züchten zumindest von Organen mit komplexen Funktionen in absehbarer Zeit nicht möglich sein wird. Wir kennen beide Ansätze gut. Unsere Abteilung für kardiovaskuläre Technik unter Leitung von Professor Ulrich Steinseifer hat Testmethoden für alle Arten von Herzklappen entwickelt und die internationalen Qualitätsstandards maßgeblich mitgeprägt. Unsere Abteilung Tissue Engineering von Professor Stefan Jockenhövel steht für die biologische Herangehensweise. Hier gelang es zwar schon, Herzklappen rein biologisch herzustellen. Diese waren aber biomechanisch noch nicht stabil genug, als dass sie dauerhaft den Belastungen standhielten.

Deshalb gehen Sie nun den biohybriden Weg?

Schmitz-Rode: Ja, unser neuer Ansatz in Aachen geht so: Wir verbinden die Vorteile beider Welten, die neuesten Erkenntnisse aus Technik und Biologie. Und das nennen wir biohybrid. Für die Herzklappe gibt es dazu ein Vorhaben unter der Leitung meines Kollegen Jockenhövel: Wir nehmen als mechanische Verstärkung ein Textilgewebe, mit dem wir biomimetisch die Anordnung von Kollagen- und Elastinfasern nachbilden, so wie sie sich von Natur aus in einem menschlichen Klappensegel befinden. Dieses Gewebe wird in einem speziell entwickelten Verfahren mit einem Fibringel-Zell-Gemisch des Empfängerpatienten vergossen. Das ist unsere Basis für das Implantat, welches dann in so genannten Bioreaktoren so lange „trainiert“ wird, bis es implantiert werden kann.

Wann wird es das erstmals in der Anwendung am Patienten geben?

Schmitz-Rode: Das dauert mindestens noch fünf Jahre. Wir sind dabei, Prototypen zu fertigen. Das Team von Stefan Jockenhövel hat den Prozess mit dem Verguss, dem Züchten und Vitalhalten der Zellen nun über 15 Jahre erforscht. Bei Gefäßprothesen, die wir in einem ähnlichen Verfahren aus autologem Material (d.h. vom Empfänger des Implantats, die Red.) herstellen, haben wir das Prinzip der Textilverstärkung schon umsetzen können. Bevor wir jedoch in klinische Studien gehen können, müssen wir die Fertigungverfahren standardisieren, automatisieren und ein Qualitätsmanagement aufbauen, das auch den biologischen Anteilen in biohybriden Systemen gerecht wird. Dazu kooperieren wir mit einem weiteren wertvollen Partner auf dem Campus, dem renommierten Werkzeugmaschinenlaboratorium (WZL) der RWTH.

Wir haben gelernt, auf dem Campus braucht man Partner. Wer sind Ihre Partner?

Schmitz-Rode: Ein wichtiger Industriepartner ist Philips, denn wir brauchen für diese neuen Implantate Bildgebung. Wir müssen wissen, wie sich die Implantate im Körper verhalten. Die Medizintechnikgruppe des ehemaligen Philips-Forschungslabors nutzt mit etwa 60 Mitarbeitern hier bei uns fast zwei Etagen des ZBMT. Dies gelang nur, weil wir diese Perspektive zur rechten Zeit anbieten konnten. Heute haben wir mehrere gemeinsame Forschungsvorhaben, und ich bin sicher, dass mit dem neuen Forschungsgebäude weitere hinzukommen werden.

Und weitere Partner?

Schmitz-Rode: Es gibt rund 15 Medizintechnik- und Biotechnologie-Unternehmen, die im Cluster mit dabei sind. Unter anderem gibt es auch ein kleines Front-Office von „Kuka“ in unserem Cluster. Kuka ist einer der drei größten Roboterhersteller weltweit. Es gibt bereits gemeinsame Forschungsprojekte mit der RWTH. Nun wollen sie auch auf dem Campus dabei sein, durchaus mit der Idee, sich hier zu vergrößern. Aber ich mache auch keinen Hehl daraus, dass wir immer noch weiter daran arbeiten müssen, noch mehr Unternehmen nach Aachen zu ziehen. All das kann man allein nicht schaffen. Hier möchte ich ausdrücklich Dr. Robert Farkas erwähnen, der als Koordinator im Tagesgeschäft die Clusterentwicklung begleitet.

Leserkommentare

Leserkommentare (0)

Sie schreiben unter dem Namen:



Diskutieren Sie mit!

Damit Sie Artikel kommentieren können, müssen Sie sich einmalig registrieren — bereits registrierte Leser müssen zum Schreiben eines Kommentars eingeloggt sein. Beachten Sie unsere Diskussionsregeln, die Netiquette.

Homepage aktualisiert

Finden Sie jetzt neue aktuelle Informationen auf unserer Startseite

Wieder zur Homepage

Die Homepage wurde aktualisiert