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ERC Storys - Nanotechnologie soll bei der Rekonstruktion des Körpers und der Erkennung von Krankheiten helfen

Die Nanotechnologie – also die Erzeugung und Beeinflussung von Strukturen mit Abmessungen im Nanometerbereich – besitzt das Potenzial, viele Gebiete der Wissenschaft und Technik grundlegend zu verändern. Professor Molly Stevens vom Imperial College erforscht die Bereiche, in denen Nanomaterialien und biologische Systeme aufeinander treffen.
Ein besonders einflussreiches Gebiet ist hierbei die Gewebetechnologie, bei der neue Zellen mit Hilfe von Trägerstrukturen gezüchtet werden. Durch die Nachahmung der Nanostruktur von Gewebe im Körper können menschliche Organe und Körperteile im Labor hergestellt oder gezüchtet werden. Insbesondere konzentrierten sich die Forschungsarbeiten von Prof. Stevens auf die Züchtung von Ersatzknochen mit Hilfe von intelligenten Polymersystemen.

Prof. Stevens hat ein multidisziplinäres Team – mit Vertretern aus Technik, Biologie, Chemie und Physik – zusammengestellt, dessen Forschungsschwerpunkte auf hochauflösenden Studien der Schnittstelle zwischen Zelle und Materialien bis hin zur Entwicklung und Konstruktion von Biomaterialien für die regenerative Medizin und Biosensorik liegen. Im Projekt NATURALE, das mit einem ERC Starting Grant unterstützt wird, konzentrierten die Forscher ihre Anstrengungen auf zwei Ziele.

Das erste ist die Entwicklung biologisch gesteuerter Peptide, die Bestandteile von Proteinen sind, um den Zusammenbau und die Zerlegung von Nanostrukturen zu steuern, da neue biologisch gesteuerte Materialien eine wichtige Rolle in der Biosensorik und Diagnostik spielen könnten. Durch die Verbesserung der Biosensoriktechnologien für die Echtzeitüberwachung von Enzymen und anderen Biochemikalien könnten diese Forschungsarbeiten Auswirkungen für viele Krankheiten haben, angefangen bei Krebs bis hin zur Früherkennung von HIV.

Prof. Stevens und Teammitglied Dr. Roberto de la Rica haben beispielsweise mit Erfolg ein richtungsweisendes hochempfindliches Verfahren für den Nachweis von Proteinen getestet, das auf einem plasmonischen ELISA-Verfahren beruht, jedoch deutlich empfindlicher ist als das häufig verwendete herkömmliche ELISA-Verfahren. Die neue Methodologie, die an Humanproben von HIV-positiven Patienten getestet wurde, ermöglicht eine sehr viel einfachere Ablesung mit dem bloßen Auge und könnte schon bald auf den Markt kommen, sodass möglicherweise zahlreiche Erkrankungen viel früher diagnostiziert werden können. Dieses Ergebnis wurde im Oktober 2012 in der Fachzeitschrift Nature Nanotechnology veröffentlicht.

Das zweite Ziel des NATURALE-Teams war die Erforschung der biologischen Nanostrukturen, die in den Stützstrukturen biologischer Gewebe zu finden sind – dem Gerüst, das die Zellen stützt. Durch die Entwicklung synthetischer Versionen dieser Nanostrukturen macht die Forschung deutliche Fortschritte bei der Verbesserung des Zellwachstums für die Geweberegeneration.

Diese neuen Ansätze könnten Anwendung in der klinischen Praxis finden, indem sie beispielsweise bei der Heilung großer Knochendefekte helfen. Ein besseres Verständnis der Zelldifferenzierung und der Wechselwirkungen zwischen Zellen und der sie umgebenden Stützmatrix ist eine Voraussetzung für das Verständnis der Gewebeentwicklung selbst.

- Quelle: Prof. Molly Stevens
- Projektkoordinator: Imperial College London, United Kingdom
- Projekttitel: Bio-inspired materials for sensing and regenerative medicine
- Projektakronym: NATURALE
- Website des Projektkoordinators von NATURALE
- RP7 Finanzierungsprogramm (ERC-Aufforderung): Starting Grant 2007
- Finanzmittel der EK: 1 643 021 EUR
- Projektdauer: 5 Jahre

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