Dirt Eater

Dezember 2001

Netzhautzellen aus dem Reagenzglas 
Durchtrennter Sehnerv bei Ratten nachgewachsen 


November 2001

Knochen aus körpereigenem Gewebe gezüchtet 
Hoffnung für blinde Menschen 


September 2001

Knie nachwachsen lassen 


Juli 2001

Polymer lässt Muskeln spielen 
Nerven wieder wachsen lassen 


Mai 2001

Durchbruch in der Mikro-Photonik? 


April 2001

Licht verstärkt Licht 
Künstliche Organe aus Zellschichten 
Laser fertigt Implantate 


März 2001

Lichtdiode aus Silizium 


Februar 2001

Roboterfisch mit Froschmuskeln (Robotik) 
Zellen steuern Transistor 



Netzhautzellen aus dem Reagenzglas

17.12.2001

Altersbedingte Netzhaut-Schäden könnten in einigen Jahren mit Zellen aus dem Reagenzglas behandelt werden. Entsprechende Versuche an Ratten stellten jetzt erstmals erfolgreich die Sehkraft der Tiere wieder her. Forscher aus Großbritannien und den USA hatten mit Ratten experimentiert, die eine angeborene Degeneration des Pigmentepithels besitzen. Vergleichbare Störungen treten häufig altersbedingt bei Menschen über 50 Jahren auf. Das Pigmentepithel ist eine dünne einzellige Schicht in der Netzhaut, die mit den Photorezeptoren verbunden ist. Die Degeneration dieser Zellen kann bisher nicht behandelt werden und führt langfristig zur Erblindung. Die Forscher hatten menschliche Zellen aus dem Pigmentepithel mit Hilfe der Gentechnik nachgezüchtet. In den Versuchen an Ratten konnten sie die neuen Zellen erfolgreich auf die Netzhaut transplantieren. Die Zellen wuchsen in das Gewebe ein und ermöglichten es den Tieren, wieder visuelle Reize wahrzunehmen. Die britischen Forscher wollen möglichst bald mit ersten Versuchen am Menschen beginnen.
Quelle: Nature Neuroscience, 17.12.2001

(aus dem Leonardo Newsletter)

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Durchtrennter Sehnerv bei Ratten nachgewachsen

6.12.2001

Forschern der Universität Münster ist es erstmals gelungen, durchtrennte Sehnerven von Ratten bis zu 14 Millimeter nachwachsen zu lassen. Die Nerven seien bei den Experimenten mindestens drei Mal so lang geworden wie bei Versuchen anderer Forscher, berichtet die britische Zeitschrift «New Scientist». Nach der Regeneration hätten sie wieder normale elektrische Signale übertragen. Damit seien die Voraussetzungen für eine geringe Sehfähigkeit wieder gegeben, sagten die Wissenschaftler. Den Angaben zufolge durchtrennten die Forscher in ihren Experimenten zunächst die Sehnerven von betäubten Versuchsratten. Dann nähten sie die durchschnittenen Enden wieder zusammen. Schließlich verletzten sie die Augenlinsen der Ratten, die Proteine mit dem Namen Kristallin freisetzen. Es ist bekannt, dass diese Proteine die Selbstzerstörung von Zellen verhindern. Die Forscher vermuten nun, dass Kristallin auch das Nachwachsen der Nervenfasern fördert. Möglicherweise geben die Arbeiten Hinweise darauf, wie auch Menschen mit Rückenmarkverletzungen geholfen werden könnte.
Quelle: dpa 5.12.2001

(aus dem Leonardo Newsletter)

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Knochen aus körpereigenem Gewebe gezüchtet

25.11.2001

Freiburg (rpo). Einer Forschergruppe der BioTissue Technologies AG, des Uniklinikums Freiburg und der Berliner Charité ist es gelungen, aus Knochenhautgewebeproben von Patienten Knochen zu züchten. Die körpereigenen Knochen wurden anschließend im Oberkiefer des Patienten eingesetzt. BioTissue ist bereits in Besitz eines weltweiten Patents über die serienreife Technologie. Das körpereigene Knochenersatzprodukt BioSeed-Oral Bone biete den Vorteil, dass der gezüchtete körpereigene Knochen bei der Verpflanzung nicht abgestoßen wird. Die Technologie könnte so bei der Züchtung weiterer Knorpel- und Knochenarten bis hin zur Züchtung von Gefäßen, Nerven, Muskeln sowie langfristig kompletter Organe Anwendung finden. Erstmals durchgeführt wurde die Behandlungsmethode am Freiburger Universitätsklinikum. "Der individuell für den Patienten gezüchtete Knochenzellverband wird in die noch vorhandene Kiefersubstanz des Patienten eingebracht. Damit steht ein patienteneigener Knochen zur Verfügung, ohne ihn an einer anderen Stelle schmerzhaft und mit spezifisch auftretenden Komplikationen zu entfernen", sagte der Direktor der Mund-, Kiefer- und Gesichtschirurgie, Rainer Schmelzeise. In der durch BioSeed-Oral Bone verstärkte Knochensubstanz könne die künstliche Zahnwurzel fest verankert werden. Zudem ist die Methode sowie die Entnahme der Knochenhautsubstanz laut Schmelzeisen schonender und risikoärmer als herkömmliche Methoden. "Beide Verfahren sind ambulant möglich". Die BioTissue Technologies AG notiert seit Dezember 2000 am Neuen Markt in Frankfurt. Das Unternehmen ist auf die Herstellung lebender Gewebeersatzprodukten (Tissue Engineering-Produkten) aus patienteneigenen Zellen spezialisiert.

(aus RP-Online Wissenschaft)

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Hoffnung für blinde Menschen

12.11.2001

London (rpo). Japanische Wissenschaftler wollen eine Technik entwickelt haben, mit der sie eine durch Netzhautschäden ausgelöste Blindheit rückgängig machen können. Dafür züchteten die Forscher aus der Iris von Ratten lichtempfindliche Rezeptoren, die die Netzhaut des Auges bilden. Obwohl sich der Versuch in einem frühen Stadium befindet und an Ratten durchgeführt wurde, gehen die Forscher davon aus, dass die Technik auf den Menschen übertragbar ist, berichtet BBC Online. Stäbchen als die lichtempfindlichen Teile der Netzhaut könnten dann aus der Iris blinder Patienten gezüchtet und anschließend wieder in das Auge transplantiert werden, berichten die Forscher von der Kyoter University im Fachjournal Nature Neuroscience. Noch wurde allerdings selbst bei blinden Versuchsratten keine Transplantation durchgeführt. Bisher extrahierte das Team Zellen aus der Iris (Regenbogenhaut). Aufgabe der Iris ist es, sich wie eine farbige Blende bei Helligkeit zusammenzuziehen und den Lichteinfall zu dämpfen. Die Zellen der Iris sind nicht lichtempflindlich. Im Labor wurden die Zellen so verändert, dass sie auf Lichtveränderungen reagierten. Dadurch wäre es möglich, die Zellen in die Retina zu transplantieren. Die Retina (Netzhaut) ist die lichtempfindliche Innenauskleidung des Auges, in der verschiedene Sinneszellen sitzen. Die Stäbchen sind besonders empfindlich und leiten bei einer Lichtstimulation die Botschaft zum Sehnerv, der die Information anschließend zur Verarbeitung an das Gehirn übermittelt. Für die Lichtempfindlichkeit der Zellen wurde das Gen Crx beigefügt. Das Gen produziert das Protein Rhodopsin in der Retina. Die Forscher geben sich optimistisch eines Tages eine Erblindung heilen zu können. Sie begründen dies mit der Tatsache, dass die Zellen von Iris und Retina eine ähnliche Entwicklung durchmachen. Zurzeit gibt es noch keine Behandlung für Netzhautschäden bei Menschen. Die Schäden können durch degenerative Erkrankungen oder einen direkten Blick in die Sonne ausgelöst werden. Einmal geschädigte Zellen wachsen nicht mehr nach.

(aus RP-Online Wissenschaft)

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Knie nachwachsen lassen

24.09.2001

Nach einer Knieverletzung können Patienten künftig auf Hilfe durch nachgezüchtete Knorpelzellen hoffen. Das berichteten britische Mediziner auf einem Orthopäden-Kongress. Bei der neuen Methode werden zunächst einige Knorpelzellen aus dem Knie entnommen. Im Labor werden diese dann im Blutserum des Patienten und unter Zuhilfenahme von Wachstumsfaktoren vermehrt. Nach drei bis vier Wochen werden die neuen Knorpelzellen dann in das Knie eingesetzt, wo sie ein weiteres Jahr zum Anwachsen benötigen. Wie die Mediziner mitteilen, haben bislang rund einhundert Patienten an einem Versuch zur Überprüfung der Wirksamkeit der neuen Methode teilgenommen. Dabei habe sich die Technik in achtzig Prozent der Fälle als erfolgreich erwiesen. Vor allem jüngere Patienten hätten nach der Behandlung sogar wieder mit sportlichen Aktivitäten begonnen.
Quelle: BBC, 23.09.01

(aus dem Leonardo Newsletter)

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Polymer lässt Muskeln spielen

3.7.2001

Ein lichtempfindliches Polymer haben Freiburger Chemiker zusammen mit Kollegen aus Cambridge entwickelt. Bei Beleuchtung zieht sich das Material zusammen. Schaltet man das Licht aus, entspannt es sich wieder. Ein aus diesem Material konstruierter Mini-Kran von den Ausmaßen dreier Büroklammern konnte bis zu dreißig Gramm schwere Gewichte anheben. Als Grundlage diente den Forschern ein geleeartiges Material aus sehr langen Kettenmolekülen. Mit einem lichtempfindlichen kleinen Molekül fügten sie Querverbindungen ein. Diese Verbindungen sorgten dafür, dass sich die Molekülketten unter Lichteinfluss zusammenkrümmten. Ein Streifen des Materials wurde dadurch um ein Viertel kürzer und gleichzeitig dicker. Bislang arbeitet das Material noch recht behäbig. Für eine Bewegung braucht es rund zehn Minuten. Schnellere Polymere könnten einmal in lichtgesteuerten Elektronikbausteinen oder als Muskeln in winzigen Robotern eingesetzt werden.
Quelle: American Physical Society, 2.7.01
Forschung: Heino Finkelmann und E. Nishikawa, Institut für Makromolekulare Chemie, Universität Freiburg; G.G. Pereira und M. Warner, Cavendish Laboratory, University of Cambridge, UK; in Physical Review Letters, Vol. 87, 2. Juli 2001, DOI 10.1103/PhysRevLett.87.015501

(aus dem Leonardo Newsletter)

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Nerven wieder wachsen lassen

2.7.2001

Durch Aktivierung eines einzigen Gens können Nervenzellen wieder zum Wachsen gebracht werden. Dies fand eine amerikanische Neurowissenschaftlerin jetzt heraus. Der Befund demonstriere, dass das Verhalten der Nerven nicht nur von deren Umgebung abhängt. Ebenso wichtig seien die Eigenschaften der Nervenzellen selbst, sagt die Forscherin. Sie beobachtete Nervenzellen in einer Kulturlösung mit überwiegend wachstumshemmenden Substanzen. Die Lösung sollte die Verhältnisse im Nervensystem von Erwachsenen simulieren. Nervenzellen aus Rattenembryos konnten sich an diese widrigen Bedingungen jedoch anpassen: Sie produzierten mehr Rezeptoren für die wenigen stimulierenden Substanzen. In einem Folgeversuch schleuste die Forscherin zusätzliche Kopien des speziellen Rezeptorgens in Nervenzellen erwachsener Ratten ein. Die Zellen legten daraufhin ebenfalls ein rascheres Wachstum an den Tag. Die Entdeckung könnte zu neuen Behandlungsmöglichkeiten bei Gehirn- oder Wirbelsäulenverletzungen führen.
Quelle: National Institutes of Health (NIH)/National Institute of Neurological Disorders and Stroke, 1.7.01
Forschung: Maureen L. Condic, Department of Neurobiology and Anatomy, University of Utah School of Medicine, Salt Lake City, in Journal of Neuroscience, Vol. 21, No. 13, 1. Juli 2001, pp 4782-4788

(aus dem Leonardo Newsletter)

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Durchbruch in der Mikro-Photonik?

11.5.2001

Forscher der Universität Toronto haben einen neuen photonischen Kristall entworfen, der zu einem Durchbruch beim Bau von mikro-optischen Schaltungen führen könnte. Die photonischen Kristalle entsprechen den Halbleitern in der Mikroelektronik: Aus ihnen sollen künftig optische Transistoren und andere Bauteile für rein optische Mikrochips gebaut werden. In diesen Chips könnten Lichtstrahlen statt Elektronen manipuliert werden. Es gab zwar schon viele frühere Entwürfe für photonische Kristalle, aber deren Produktion wäre für kommerzielle Zwecke zu komplex und zeitaufwändig. Die jetzt vorgestellten neuartigen Kristalle sind nach Aussagen ihrer Entwickler sehr günstig in großen Mengen zu produzieren. Schon heute werden Informationen per Lichtstrahl über Glasfaserleitungen transportiert. Zur weiteren Verarbeitung müssen sie jedoch umständlich in elektronische Form umgewandelt werden. Diese Umwandlungen könnten künftig fortfallen.
Quelle: Science, 11.5.01
Forschung: Sajeev John, University of Toronto, , in Science, 11.5.2001, Vol. 292, No. 5519, pp 1133-1135

(aus dem Leonardo Newsletter)

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Licht verstärkt Licht

17.4.2001

Ein Schritt auf dem Weg zu optischen Computern mit atemberaubenden Rechengeschwindigkeiten ist jetzt japanischen Forschern gelungen. Wie die Wissenschaftler berichten, konnten sie die Intensität eines Laserstrahls mit Hilfe eines zweiten Laserstrahls regulieren. Ihre Versuchsanordnung stellt damit das optische Gegenstück zum elektronischen Transistor dar. Die Forscher fokussierten einen roten und einen blauen Laserstrahl auf eine Plastikscheibe, die unter anderem eine Schicht Silberoxid enthielt. Das Laserlicht regte die Elektronen des Materials zu gleichförmigen Schwingungen an. Der rote Laser bewirkte jedoch zusätzlich, dass in der Silberoxid-Schicht feinste Silberpartikel entstanden. Über diese Silberpartikel wurde die Energie der Elektronen wieder auf den blauen Laser übertragen. Diese Energieübertragung konnten die Forscher steuern, indem sie die Intensität des roten Laserstrahls und damit die Anzahl der Silberpartikel im Material variierten. Wie sie berichten, ließ sich ein im blauen Laserlicht transportiertes Signal so um das Sechzigfache verstärken.
Quelle: Physics News Update, 12.04.01
Forschung: J. Tominaga, National Institute of Advanced Industrial Science and Technology, Tsukuba; H. Fuji, Sharp Corporation, Nara; T. Kikukawa, TDK Corporation, Nagano, Japan; in Applied Physics Letters, Vol. 78, No. 17, 23.4.01, pp 2417

(aus dem Leonardo Newsletter)

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Künstliche Organe aus Zellschichten

6.4.2001

Japanische Forscher sind dem Ziel, komplexe Organe im Labor nachzuzüchten, einen wichtigen Schritt näher gekommen. Sie entwickelten eine spezielle Unterlage, auf der sich verschiedene Zelltypen schichtweise ansiedeln lassen. Bisher war es nur möglich, einzelne Zelltypen auf vorgefertigten Gerüsten wachsen zu lassen. Die schichtweise Anordnung unterschiedlichen Gewebes ist aber eine Voraussetzung für komplexe Organe, wie etwa der Leber. In der Leber arbeiten im wesentlichen zwei Zelltypen zusammen. Es reicht allerdings nicht aus, beide Typen im Labor zu vermengen. Derartige Züchtungen überleben nur wenige Tage. Nach einem Bericht des "New Scientist" soll es den Japanern aber jetzt gelungen sein, gezüchtete Lebern über Monate hinweg funktionstüchtig zu halten. Die Forscher schichteten dafür dünne Lagen der Zelltypen übereinander. Als Unterlage diente ein spezielles Polymer, das je nach Temperatur Wasser abstößt oder anzieht. In der ersten Wachstumsphase wird das Polymer erhitzt, stößt Wasser ab und gibt den Zellen so Haftung. In der zweiten Phase wird die Unterlage abgekühlt, wird wasseranziehend, und erlaubt so die schonende Lösung der empfindlichen Zellschichten. Diese können dann zu Lebergewebe geschichtet werden. Ob derartige künstliche Lebern auch langfristig arbeiten, sollen jetzt Versuche an Mäusen zeigen.
Quelle: New Scientist, 7.4.01
Forschung: Teruo Okano, Tokyo Women's Medical University

(aus dem Leonardo Newsletter)

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Laser fertigt Implantate

4.4.2001

Medizinische Implantate könnten künftig mit dem Laser hergestellt werden. Dies haben Forscher der Fachhochschule Friedberg vorgeschlagen. Zum Einsatz kommen soll das so genannte SLM-Verfahren (Selective Laser Melting). Dabei werden Bauteile durch schichtweises Umschmelzen von metallischem Pulver produziert. Die einzelnen Schichten errechnet ein Computer aus tomographischen Daten. Den Einsatz des Lasers haben die Forscher bereits erfolgreich am Beispiel eines Schädelimplantats erprobt. Der Laser kann demnach die Krümmung der Schädelknochen exakt nachvollziehen. Die Herstellung erfolgt in einer speziellen Schmelzkammer, in der das Implantat unter Sauerstoffausschluss produziert wird. Die neue Technik ermöglicht nach Aussage der Entwickler vollkommen neuartige Möglichkeiten. Patienten mit beschädigten Knochenstrukturen könne künftig schnell, kostengünstig und individuell geholfen werden.
Quelle: Fachhochschule Gießen-Friedberg, 4.4.01
Forschung: Stephan Graeser, Prof. Dr. Klaus Behler, FH Friedberg / Fraunhofer-Institut für Lasertechnik, Aachen

(aus dem Leonardo Newsletter)

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Lichtdiode aus Silizium

8.3.2001

Britische Forscher glauben, künftig noch kleinere und schnellere Computerchips bauen zu können. Dabei spielt die Datenübertragung per Licht eine wichtige Rolle. Den Forschern gelang es jetzt erstmals, eine passende Leuchtdiode aus Silizium zu fertigen, die es möglich macht, in einem Chip Daten mit Licht und nicht wie bisher auf elektrischem Wege zu transportieren. Dies könnte jetzige Techniken ablösen, bei denen elektronische Signale erst umständlich in Lichtsignale umgewandelt werden müssen. Die Forscher hatten in ihren Versuchen Silizium-Kristalle mit Bor-Ionen beschossen. Die energiereichen Ionen fügten sich in die Kristallstruktur des Siliziums ein und veränderten dabei seine Eigenschaften. Die neue Siliziumdiode ist bisherigen Leuchtdioden noch unterlegen, räumen die Forscher ein. Entscheidet aber sei, dass Licht anstelle von Wärme abgegeben werde. Entsprechende Chips könnten deshalb ohne aufwändige Kühlung arbeiten. Die Chips könnten auch weiter verkleinert werden, weil Lichtimpulse weniger Raum benötigen als elektronische Impulse in herkömmlichen Drähten.
Quelle: Nature, 8.3.01
Forschung: Wai Lek Ng, M. A. Lourenco, in Nature, Vol. 410, No. 6825, 8.3.01, pp 192-194

(aus dem Leonardo Newsletter)

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Roboterfisch mit Froschmuskeln (Robotik)

24.2.2001

Körperprothesen könnten schon bald mit echten Muskeln ausgestattet werden. Diese Möglichkeit haben amerikanische Forscher in Aussicht gestellt. Ihnen gelang es jetzt, einen Roboterfisch mit Froschmuskeln zu bewegen. Die Muskeln befestigten sie auf beiden Seiten des künstlichen Fisches, der in seinem Inneren mit einem Mikroprozessor ausgerüstet war.
Der Prozessor schickte kleine Stromstöße an die Muskeln. Durch die ausgelösten Kontraktionen konnte sich der Fisch in einer Glukoselösung schwimmend vorwärts bewegen. Die Glukose versorgte die Muskeln mit Energie.
Theoretisch könnte ein kleiner Magen an das System angeschlossen werden, spekulieren die Forscher. Sie wollen auf diese Weise auch größere Muskeln mit Zuckerlösung versorgen, um lautlose U-Boote zu bauen. An dieser Variante ist das US-amerikanische Militär interessiert, das die Forschung finanziell fördert.
Quelle: New Scientist, 24.2.2001
Forschung: Hugh Herr, Massachusetts Institute of Technology (MIT)

(aus dem Leonardo Newsletter)

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Zellen steuern Transistor

2.2.2001

Forscher aus Martinsried verbessern Stromfluss zwischen Zellen und Silizium

Eine zuverlässige Signalübertragung zwischen Nervenzellen und Siliziumchips würde der Medizin ungeahnte Möglichkeiten bieten. Beispielsweise könnten Blinde, deren Nervenzellen in der Netzhaut noch intakt sind, mit Hilfe von Photodioden die Sehkraft wiedererlangen. Bernhard Straub vom Max-Planck-Institut für Biochemie in Martinsried und seinen Kollegen ist es jetzt gelungen, den Stromfluss zwischen einer menschlichen Zelle und einem Transistor zu verbessern. Das berichtet die Fachzeitschrift Nature Biotechnology.

Die Übertragung eines hinreichend großen elektrischen Stromes zwischen Zelle und Transistor ist derzeit eines der größten Hindernisse bei der Entwicklung von bioelektrischen Stromkreisen. In lebendem Gewebe halten die einzelnen Zellen zueinander einen Abstand von 10 bis 20 Millionstel Millimeter. Versucht man, Zellen auf künstlichen Stoffen anzusiedeln, vergrößern sie den Abstand sogar auf 40 Millionstel Millimeter, was eine zuverlässige Stromübertragung erheblich erschwert.

Straub und seine Kollegen haben in menschliche Nierenzellen sogenannte Maxi-Kalium-Ionenkanäle eingeschleust. Das sind Moleküle, die den Transport von positiv geladenen Kaliumatomen durch die Zellwand ermöglichen. Anschließend siedelten die Forscher eine dieser Zellen auf einem Transistor an. Der übertragene Strom war jetzt groß genug, um den Transistor zu steuern.

(aus dem News-Ticker Bild der Wissenschaft)

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