Intelligentes Klebemittel zur Behandlung von Hornhautdefekten

Eine Verletzung der Hornhaut kann nicht nur Gewebeschäden verursachen, sondern auch den Zugang für Krankheitserreger ermöglichen, was letztendlich zur Trübung der Hornhaut und Blindheit führen kann. Erkrankungen und Verletzungen der Hornhaut führen zu 4,2 Millionen Fällen von Sehbeeinträchtigungen und rund 2 Millionen Fällen von einseitiger Blindheit weltweit. Um die Notwendigkeit von Hornhauttransplantationen zu reduzieren, sind neue Biomaterial-basierte Ansätze, die günstiger und effizienter als herkömmliche Methoden sind, dringend erforderlich. In diesem Projekt soll deshalb ein intelligentes, funktionales Gewebeklebemittel zur schnellen und hoch effizienten Behandlung von infizierten Hornhautverletzungen entwickelt werden. Auf der einen Seite soll dieses eine antimikrobielle Wirkung haben und auf der anderen Seite den Kollagenabbau verhindern. Damit soll eine nahtlose Heilung ermöglicht werden.

Dieses Projekt kann dank der grosszügigen Spende des Heinz A. Oertli-Fonds durchgeführt werden.

Innovativer Verschluss für angeborene Herzscheidewand-Löcher

Angeborene Herzkrankheiten sind die häufigsten angeborenen Anomalien bei Neugeborenen und die Hauptursache für Todesfälle bei Säuglingen im Zusammenhang mit angeborenen Krankheiten. Dabei sind die so genannten "Swiss Cheese"-Ventrikelseptumdefekte durch das Nebeneinander mehrerer Löcher in der Kammerscheidewand gekennzeichnet. Die aktuellen Behandlungsmethoden weisen immer noch zahlreiche Nebenwirkungen auf. Das Ziel des Projektes, welches gemeinsam mit dem Universitätskinderspital Zürich durchgeführt wird, ist es, einen biokompatiblen Verschluss für diese Herzscheidewand-Löcher zu entwickeln, der die Herzfunktion nicht beeinträchtigt und die Lebensdauer des Kindes erheblich verbessert.

Das Projekt kann dank der grosszügigen Zuwendungen der Stiftung des Ärztevereins Klinik Stephanshorn, der Immanuel und Ilse Straub Stiftung sowie zweier weiterer Stiftungen durchgeführt werden.

Dekubitus-Prävention bei Kindern

Postoperative Wundheilungsstörungen, Infektionen und die Entwicklung von Druckgeschwüren sind unter Gipsfixationen schwierig festzustellen. Speziell Patienten mit sensorischen Störungen und einer reduzierten Schmerzwahrnehmung oder mit Einschränkungen von kommunikativen oder kognitiven Fähigkeiten zeigen ein erhöhtes Risiko für Komplikationen der Haut. So tritt die Bildung von Druckgeschwüren beispielsweise am Hinterkopf von Neugeborenen auf, die sich in Intensivpflege befinden und nicht umgelagert werden können. Das Ziel des Projekts ist es, smarte Textilien zu entwickeln, die frühzeitig Druckstellen erkennen und anzeigen. Damit kann der Bildung von Druckgeschwüren entgegengewirkt werden. Das Projekt, das in Zusammenarbeit mit den Kinderspitälern Ostschweiz und Zürich sowie der Abteilung für Neonatologie des Kantonsspitals St. Gallen durchgeführt wird, kann dank der Zuwendung einer Stiftung realisiert werden.

Neuartiger Hautersatz basierend auf Designer-Hydrogelen

Grosse und komplexe Wunden in der Haut erfordern häufig eine zeit- und kostenintensive klinische Behandlung. Die aktuellen Behandlungsoptionen, von einfachen Bandagen über die Verwendung von patienteneigener Spalthaut bis hin zu künstlich hergestellten Hautäquivalenten, sind jedoch häufig nicht ausreichend für einen klinischen Erfolg. Das Problem: Hautersatzmaterialien können den Aufbau der Haut momentan nur in einer sehr vereinfachten Form abbilden, wobei zentrale Merkmale und Funktionen verloren gehen. Dieses Projekt zielt darauf ab, ein Hautersatzmaterial basierend auf einem speziellen Hydrogel zu entwickeln, das die wesentlichen Bestandteile der menschlichen Haut beinhaltet. Es soll aus einer dermalen und epidermalen Schicht bestehen und bakteriellen Infektionen entgegenwirken können. Das Projekt wurde durch eine Stiftung vollständig finanziert.  

Alzheimer frühzeitig erkennen

Eine frühe Diagnose ist entscheidend für eine Verlangsamung von Alzheimer. Ein Anzeichen der Krankheit ist die Präsenz von Amyloid-beta und Tau-Proteinen. Das Forscherteam hat kürzlich nachgewiesen, dass nicht nur die Präsenz dieser Eiweisse, sondern vor allem auch ihre Grösse, Form, Morphologie und Häufigkeit auf den roten Blutkörperchen mit dem Grad der neurokognitiven Störungen bei Patienten korrelieren. In diesem Projekt sollen nun die Eigenschaften dieser Proteine weiter untersucht werden. Dazu werden eine Studie mit grösserer Population durchgeführt und die chemische Natur der Proteine auf der Oberfläche der roten Blutkörperchen mittels Nanobildgebung und chemischer Spektroskopie analysiert. Das Ziel ist es, ein Vorhersagemodell zu entwickeln, mit dem Menschen mit Risiko für die Entwicklung von Alzheimer erkannt und die Effizienz der Behandlung bewertet werden können. Das Projekt kann dank der Zuwendungen der Lazarus-Stiftung, Fondation Sanare und der Theodor Naegeli-Stiftung durchgeführt werden.

Eine bessere Behandlung von Nieren- und Harnsteinen

Fünf Prozent der Bevölkerung leiden ein- oder mehrmals in ihrem Leben an Harn- oder Nierensteinen. Die klinische Behandlung erfolgt individuell verschieden und abhängig von vielen patientenspezifischen Faktoren, wie zum Beispiel vom Schweregrad der Erkrankung, der Lokalisation und vor allem der Zusammensetzung der Steine. So können nur bestimmte Steinarten diätetisch reduziert oder mit einer Ultraschall-Therapie zertrümmert werden, während andere chirurgisch entfernt werden müssen. Ziel des Projekts ist es deshalb, eine zuverlässige präoperative und nicht-invasive Analyse der Steinarten zu entwickeln, mit der eine verbesserte personalisierte Behandlung ermöglicht wird und unnötige operative Eingriffe reduziert werden. Das Projekt kann dank der Maiores Stiftung und einer weiteren Stiftung realisiert werden.

Schonendes Verfahren für den Verschluss von Gewebe

Um das Gewebe nach einer Kataraktbehandlung, einem chirurgischen Eingriff oder einer Hornhauttransplantation zu verschliessen, gibt es in der Hornhautchirurgie verschiedene Methoden, wie beispielsweise Nähen oder Laser-basiertes Gewebeverkleben. Diese Verfahren können aktuell allerdings immer noch zu Komplikationen führen, beispielsweise zu Hornhautverformungen. In diesem Projekt, das zusammen mit der ETH Zürich durchgeführt wird, soll deshalb ein neues Laser-basiertes Gewebelötverfahren entwickelt werden, welches Gewebeverschlüsse auf schonendste Art und Weise ermöglicht. Damit soll eine schnellere Heilung der Hornhaut und minimale Narbenbildung erreicht werden. Das Projekt kann dank der Spende des Heinz A. Oertli-Fonds realisiert werden.

Eine Plattform zur Umprogrammierung von Immunzellen

Makrophagen sind Immunzellen, die eine wesentliche Rolle bei der Aufrechterhaltung der Funktionalität von Geweben und Organen spielen. Sie sind in der Lage, einen entzündlichen und einen anti-entzündlichen Zustand einzunehmen. In chronischen Wunden der Haut sind beispielsweise die entzündlichen M1-Makrophagen überproportional vorhanden, während M2-Makrophagen, die normalerweise eigentlich die Geweberegeneration unterstützen, häufig in Tumoren zu finden sind und dort das Krebswachstum unterstützen. Das Projekt hat zum Ziel, diese Eigenschaft der Makrophagen zu nutzen. Es soll eine Plattform entwickelt werden, mit der die Immunzellen so umprogrammiert werden können, dass sie zur Heilung verschiedener Krankheiten beitragen können. Damit soll die Entwicklung von neuen Therapien vorangetrieben werden. Das Projekt kann dank der Spende der Uniscientia-Stiftung durchgeführt werden.

Digitale Zwillinge zur Verbesserung von Schmerztherapien

Die exakte Dosierung von Schmerzmitteln stellt noch immer eine Herausforderung in der Schmerzbehandlung dar. Die Medikamente müssen präzise verabreicht werden, damit sie wirksam sind, ohne den Betroffenen mit teils lebensgefährlichen Nebenwirkungen zu schaden. Derzeit werden derartige Schmerzmittel unter anderem durch ein Medikamentenpflaster über die Haut verabreicht. Das Problem dabei ist, dass sich die passende Dosierung lediglich durch Ausprobieren finden lässt. Um die richtige Dosis bereits vor der Behandlung festzulegen, werden in diesem Projekt, das gemeinsam mit dem Kantonsspital St. Gallen durchgeführt wird, digitale Zwillinge der Patientinnen und Patienten entwickelt, die die Steuerung und Vorhersage des Therapieverlaufs erlauben. Das Projekt konnte dank finanzieller Zuwendungen der Margrit Weisheit Stiftung und einer weiteren Stiftung gestartet werden.  

Regulation der Neurodegeneration beim Glaukom

Das Glaukom ist die zweithäufigste Erblindungsursache der Welt. Dabei wird die Netzhaut fortschreitend und irreversibel geschädigt. In diesem Projekt möchten wir ein Autoregulationssystem entwickeln, das einen hochempfindlichen Drucksensor und Ventile umfasst. Der Sensor wird mit einem selbstregulierenden Ventil verbunden, um den Augeninnendruck unter dem kritischen Schwellenwert zu halten. Druckanstieg führt dazu, dass sich das Ventil öffnet und das überschüssige Kammerwasser abfliesst. Dies führt zu einem Druckabfall, der vom Drucksensor erkannt wird und das Schliessen des Ventils bewirkt. Die Hedy Glor-Meyer-Stiftung, die gemeinnützige Stiftung für medizinische Hilfe, der Heinz A. Oertli-Fonds und eine weitere Stiftung haben dafür grosszügige Beiträge gesprochen.

Personalisierte Therapie für Glioblastom

Das Glioblastom ist der häufigste und tödlichste primäre Hirntumor. Unterstützt von der Dr. Hans Altschüler-Stiftung, der Elgin Stiftung, der Mirto Stiftung, der Werner Geissberger-Stiftung, der Stiftung stiftup, der Hanne Liebermann-Stiftung, der VSM-Stiftung und zwei weiteren Stiftungen verfolgt Empa-Forscher Dr. Peter Wick mit seinem Team einen neuen Forschungsansatz: Aus Gewebeproben vom Tumor, die mit Einwilligung der Patienten gewonnen werden, sollen Glioblastom-Organoidkulturen entstehen, welche auf Bio-Chips kultiviert, charakterisiert und mikroskopisch untersucht werden. Auf diesem Wege hoffen die Forschenden, mehr über diese noch immer rätselhafte Tumorart zu lernen und eine personalisierte Therapie für Glioblastome entwickeln zu können.

Chip statt Tierversuche

Mit einem Polymer-Chip und menschlichen Plazenta- und Stammzellen entwickeln Empa-Forscherinnen in Zusammenarbeit mit der ETH Zürich ein System für Untersuchungen zur Entwicklungstoxizität, das künftig eine echte Alternative zu Tierversuchen darstellen soll. Der Chip erlaubt Studien zum Plazenta-Transport und der Wirkung von Substanzen auf Babys im Mutterleib. Gefragt ist ein derartiges Testsystem für die Entwicklung von neuen Medikamenten oder die Risikobewertung etwa von Nanopartikeln in der Umwelt. Die Zürcher Stiftung ProCare fördert das Projekt, das kürzlich gestartet ist.

Intelligentes Darmpflaster

Die bei Operationen am Darm entstehenden Blutvergiftungen zählen zu den am meisten gefürchteten chirurgischen Komplikationen. Die Behandlung solcher Anastomose-Insuffizienzen ist nach ihrer oft sehr späten Feststellung langwierig und komplex. In einem neuen Projekt entwickeln Empa-Forschende ein neuartiges funktionales Darmpflaster, welches solche Anastomose-Insuffizienzen erfolgreich bekämpft und zusätzlich - zum ersten Mal überhaupt - die Überwachung des Heilungsprozesses über eine nicht-invasive, kostengünstige portable Ultraschallmessung ermöglicht. Das Projekt wurde ermöglicht durch die Evi Diethelm-Winteler-Stiftung, die Hans Gröber-Stiftung, die Peter Bockhoff-Stiftung und eine weitere Stiftung.