Bio-Chip untersucht Verletzungen in lebendem Gewebe

Die TU-Wien entwickelt Bio-Chip zur Untersuchung mechanischer Schäden und Regenerationsprozesse in lebendem Gewebe. Zielsetzung ist eine weitere Individualisierung medizinischer Behandlungen.

(red/czaak) Eine kleine Verletzung im Gewebe kann große Auswirkungen haben. Eine Vielzahl körperlicher Beschwerden hängen beispielsweise mit biomechanischen Einwirkungen zusammen und das geht von Verletzungen der Haut bis hin zu Gelenks- oder Knorpelentzündungen nach übermäßiger Beanspruchung. Bis dato waren winzige Gewebeschäden schwer zu untersuchen, auch weil Heilungsprozesse individuell sehr unterschiedlich sein können.

An der TU Wien wurde nun eine Methode entwickelt, Gewebe in scheckkartengroßen Bio-Chips zu züchten und auf genau definierte Weise mechanischem Stress auszusetzen. Das ermöglicht nicht nur wichtige Grundlagenforschung über Gewebsverletzungen, es eröffnet zudem individuellere medizinische Methoden und Laborversuche, etwa auch für medikamentöse Tests.

Verletzungsmuster bei Gewebeproben
„Wir haben mittlerweile viel Erfahrung mit der Herstellung von Geweben, von Knorpeln über Blutgefäße bis hin zu Hautgewebe“, sagt Peter Ertl, Leiter der Cell-Chip-Forschungsgruppe am Institut für angewandte Synthesechemie der TU Wien. „Um zu wissen, wie diese Gewebe auf mechanischen Stress reagieren, braucht es Wege, den Gewebeproben auf sehr kontrollierte und exakt reproduzierbare Weise bestimmte Verletzungen zuzufügen. Genau das ermöglicht unser Bio-Chip nun“, erläutert Ertl.

Die neuen Bio-Chips bestehen aus transparentem Kunststoff und enthalten winzige Kammern, in denen Gewebe wachsen kann und durch feine Leitungen mit Nährstoffen oder Medikamenten versorgt wird. Um nun mechanische Verletzungen hervorzurufen, haben die TU-Forscher direkt in den Chip eine dünne Membran eingebaut, wo ein fester Mikro-Stempel befestigt ist. Mit Druckluft kann die Membran von außen angesteuert und der Stempel ins Gewebe gepresst werden. „Das ermöglicht nun eine leichte Gewebemassage bis hin zum Stanzen von Löchern“, so Ertl.

Individuelle medizinische Lösungen
Die Forschungen bei der Bio-Chip-Methode gehen in Richtung einer individualisierten Medizin. „Manchmal sind bekannte Durchschnittswerte bei Verletzungen nicht aussagekräftig genug. Eine Medikamentendosis, die bei einer Person noch gar keine Auswirkungen hat, ist für jemand anderen vielleicht schon zu viel“, unterstreicht Ertl. Die neue Bio-Chip-Technologie biete gerade bei schwierigen, chronischen Fällen die Möglichkeit zur Findung individueller Lösungen.

„Man kann Zellen entnehmen, sie in Bio-Chips zu mehreren kleinen Gewebestücken heranwachsen lassen und dann präzise die bestmögliche Behandlung in diesem konkreten Fall testen“, so der TU-Forscher. Die neue Technologie wurde patentiert. Plan sind nun „Kooperationen mit Firmen aus dem Biotech-Bereich und die neue Technologie auch anderen Forschungslabors zur Verfügung zu stellen“, erläutert TU-Forscher Peter Ertl die nächsten Schritte in Richtung einer individualisierten Medizin.