Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. aus München auf der COMPAMED 2018 in Düsseldorf -- COMPAMED Messe

Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V.

Hallenplan

COMPAMED 2018 Hallenplan (Halle 8a): Stand P13

Geländeplan

COMPAMED 2018 Geländeplan: Halle 8a

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  • 03  Dienstleistungen
  • 03.03  Forschung

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Produktkategorie: Forschung

Gesundheit und Umwelt

Auf allen Feldern der Medizin-, Umwelt- und Ernährungsforschung steuert Fraunhofer Ergebnisse bei, die der Gesundheit der Patienten dienen und Gesundheit bezahlbar machen. Intelligente, assistierende Systeme unterstützen uns bei der Gesundheitsvorsorge, Diagnostik, Therapie und Pflege. Als entscheidende Gesundheitsfaktoren spielen auch Ernährung und Lebensmitteltechnik eine wichtige Rolle in der Fraunhofer-Forschung, ebenso wie ein wirkungsvoller Umweltschutz.

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Produktkategorie: Forschung

Kommunikation und Wissen

Für uns ist es selbstverständlich, immer und überall erreichbar zu sein. Sofort, an Ort und Stelle, teilen wir Ideen mit unseren Mitmenschen. Permanent haben wir Zugriff auf unsere E-Mails, Dokumente, Kalender und andere Daten. Plattensammlung, Fotoalbum, Straßenkarten – alles haben wir auf unseren Handys griffbereit. Dass dies auf Knopfdruck und ohne Probleme möglich ist, dafür sorgen rasante Fortschritte in der Informations- und Kommunikationstechnik.

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12.11.2018

Keine Chance für Keime an Implantaten

Das Einsetzen von Hüft- oder Zahnimplantaten ist eine Routine-Operation. Ohne Risiko sind solche Eingriffe dennoch nicht: Es kann beispielsweise eine Infektion auftreten, die sich über Antibiotika per Tabletten oder Infusion nur schwer eindämmen lässt. In einem solchen Fall muss meist ein anderes Implantat eingesetzt werden. Fraunhofer-Forscherinnen und -Forscher bringen das passgenaue Medikament nun direkt auf dieses zweite Implantat auf und steigern zudem die Wirksamkeit des Antibiotikums synergistisch über Silberionen um ein Vielfaches. Auf der Messe MEDICA und COMPAMED vom 12. bis 15. November 2018 in Düsseldorf stellen sie ihre Entwicklung vor (Halle 8a, Stand P13).

Die Hüfte schmerzt bei jedem Schritt – ein neues künstliches Hüftgelenk ist unausweichlich. Bei einer solchen Operation besteht jedoch das Risiko, dass Bakterien in die Wunde gelangen können und starke Infektionen hervorrufen. Diese bekämpft man mit Antibiotika. Das Problem dabei: Zum einen sind manche Keime gegen bestimmte Antibiotika resistent, zum anderen kann das Antibiotikum per Tabletten oder Infusion oftmals nicht stark genug dosiert werden, um am Implantat alle Erreger abzutöten. Das Implantat lockert sich, es muss daher ein neues eingesetzt werden. Doch wie kann man vermeiden, dass hier erneut eine Infektion auftritt?

Wirksamkeit um ein Vielfaches erhöhen

Forscherinnen und Forscher der Fraunhofer-Institute für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM, für Molekularbiologie und Angewandte Oekologie IME, für Zelltherapie und Immunologie IZI und für Toxikologie und Experimentelle Medizin ITEM haben im Projekt »Synergy-Boost« eine Therapie entwickelt, um erneute Infektionen zu vermeiden. »Das benötigte Antibiotikum kann direkt auf das zweite Implantat aufgebracht werden – es ist somit gleich dort, wo es benötigt wird«, sagt Kai Borcherding, Wissenschaftler am Fraunhofer IFAM. »Zudem haben wir die synergistische Wirkung von Antibiotika und Silberionen erforscht und können die Wirksamkeit damit deutlich steigern.« Das heißt: Sowohl das Antibiotikum als auch die Silberionen töten die Keime ab, allerdings ist die Wirkung erheblich intensiver als die Summe ihrer Einzelwirkungen – sie verstärken sich also gegenseitig.

Zwar ist bereits seit längerem bekannt, dass Silberionen die Wirkung von Antibiotika beträchtlich steigern können, doch gab es dazu nur vereinzelte Experimente. Denn das Verhältnis von Silberionen und Antibiotika hängt nicht nur vom verwendeten Medikament, sondern auch von dem Keim ab, der abgetötet werden soll. Die Forscherinnen und Forscher am Fraunhofer IME haben daher zunächst großangelegte Sceenings durchgeführt: Sie untersuchten 20 verschiedene Antibiotika in unterschiedlichen Verhältnissen mit Silberionen an vier Leitkeimen – insgesamt über 9.000 Proben – und identifizierten somit die wirksamsten Kombinationen.

Antibiotikum erregerspezifisch auswählen und lokal aufbringen

Wenn Patienten an einer Infektion leiden und ein neues Hüftgelenk oder auch ein neues Zahnimplantat benötigen, erstellt der Arzt zunächst ein Antibiogramm: Er entnimmt geeignetes Probenmaterial, kultiviert aus diesem die Keime und analysiert, welches Antibiotikum infrage kommt. Dies ist ein bereits standardisiertes Verfahren. Dann appliziert der Arzt das entsprechende Antibiotikum direkt auf das Implantat. »Die Speichermöglichkeiten für die Antibiotika haben wir am Fraunhofer IFAM bereits untersucht. Dazu haben wir verschiedene Beschichtungsarten entwickelt«, erklärt Borcherding. Das Ergebnis: Die Forscher strukturieren die Oberfläche so, dass ein Antibiotikum aufgenommen werden kann. Die silberhaltige Beschichtung bringen sie im Vakuum auf der Oberfläche des Implantats auf. Die Schichtentwicklung ist bereits abgeschlossen, nun folgt der Wirksamkeitsnachweis am Fraunhofer IZI und am Fraunhofer ITEM. Zudem erstellen die Forscher am Fraunhofer ITEM die Dokumentation, die für die Zulassung eines Medizinproduktes erforderlich ist.

Eine weitere Frage, der sich die Wissenschaftler im Projekt »Synergy-Boost« widmen: Welche natürlichen Stoffe aus Pflanzen oder Bäumen eignen sich für die Synthese neuer Antibiotika? Die ersten Forschungsergebnisse des Fraunhofer IZI sind vielversprechend. Bis ein so erzeugtes Antibiotikum allerdings in die klinische Phase kommt, werden noch einige Jahre vergehen.

Auf den Messen MEDICA und COMPAMED vom 12. bis 15. November 2018 in Düsseldorf stellen die Forscher diese Implantatoberflächen aus (Halle 8a, Stand P13).

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23.10.2018

Fraunhofer FIT auf der MEDICA & COMPAMED: Von Elektrobenetzung bis Telemedizin

Fraunhofer FIT präsentiert auf der MEDICA eine intelligente Plattform für Telemedizin und Telecoaching. Die Plattform ist modular erweiterbar und für unterschiedliche Zwecke individualisierbar. Bei der Entwicklung wurde insbesondere viel Wert auf Datensicherheit gelegt. Auf der COMPAMED zeigen wir eine Lösung, mit der sich chemische Reaktionen von Anfang bis Ende auf Einzelmolekülniveau beobachten lassen. Möglich wird dies durch ein System, das Elektrobenetzung und konfokale Mikroskopie zusammenführt.

In der Pharmazie ist es wichtig zu verstehen, wie ein medizinischer Wirkstoff mit körpereigenen Stoffen reagiert. Doch bisher sind nur Messungen nach Ablauf der Reaktion möglich – wie die Interaktion im Einzelnen genau vonstattengeht, ist unklar. Fraunhofer FIT hat jetzt ein System entwickelt, mit dem sich chemische Reaktionen von Anfang bis Ende auf Einzelmolekülniveau beobachten lassen. Es basiert auf dem Prinzip der Elektrobenetzung (Electrowetting-on-Dielectric« oder kurz »EWOD«). Unser EWOD-BioPro System erlaubt den Transport und die Manipulation von kleinsten Flüssigkeitsvolumina (ca. 150 nl) mit sehr hoher Präzision. Die Reaktionsprozesse werden dabei mit einem konfokalen Mikroskop beobachtet, das hochauflösende Messungen erlaubt.

»Der Clou ist, dass es uns jetzt erstmals gelungen ist, dabei die Abläufe bei der Interaktion der beiden Tröpfchen auf Einzelmolekülniveau zu beobachten – und somit die gesamte Prozesskette zu erfassen«, sagt Lorenz Sparrenberg, der am Fraunhofer-Institut für Angewandte Informationstechnik FIT das Forschungsprojekt leitet.

Durch die Kombination aus Elektrobenetzung und konfokaler Mikroskopie können die Interaktionen unter natürlichen Bedingungen untersucht werden, wie sie etwa auch im Körper stattfinden. Dies ist beispielsweise in der Pharmakologie wichtig, um möglichst genau zu wissen, wie Arzneiwirkstoffe wirken und was in welcher Zeit passiert. Mit EWOD und konfokaler Mikroskopie lassen sich etwa auch die Interaktion zwischen komplementären DNA-Strängen, Antikörper und Antigen oder Wechselwirkungen zwischen Enzym und Substrat untersuchen.

Herkömmliche Laboruntersuchungen liefern nicht nur weniger Informationen. Sie benötigen auch wesentlich größere Probenmengen und dauern länger, ein enzymatisches Assay beispielsweise rund 15 – 20 Minuten. Das EWOD-BioPro System
liefert hingegen bereits in einer halben Minute ein Ergebnis. Das System ist außerdem prädestiniert für den Einsatz im Bereich der sogenannten Point-of-Care-Diagnostik, also für diagnostische Untersuchungen, die nicht in einem Zentrallabor, sondern vor Ort am Klinikbett oder in der Arztpraxis durchgeführt werden.

Das EWOD-System wird auf der COMPAMED, Halle 8a, Stand P13 gezeigt.

teliFIT – Intelligente Plattform für Telemedizin und Telecoaching

Die teliFIT-Plattform ist modular konzipiert und lässt sich in Design, Inhalt und Funktionen sehr einfach an spezifische Anforderungen und Szenarien anpassen. Die Plattform ist für mehrere Nutzergruppen ausgelegt und die Berechtigungen können für die verschiedenen Gruppen spezifiziert werden. Es gibt bereits eine Vielzahl von Funktionen, die je nach Bedarf an- und ausgeschaltet oder erweitert werden können. Die Funktionalitäten kommen aus den Kategorien Kommunikation, Monitoring,
Analyse, Smart Data Services sowie Safety and Security.

Mithilfe von Smart Devices können Messwerte automatisch an die Plattform übermittelt werden. Die erfassten Daten werden für den Benutzer visuell ansprechend aufbereitet und ausgewertet. So wird zum Beispiel das Ernährungstagebuch anhand der
aufgenommen kcal automatisch ausgewertet und in Verhältnis zu dem individuell berechneten Grundbedarf für den Nutzer gestellt. Messwerte werden im Hinblick auf vereinbarte Ziele ausgewertet.

Bei der Entwicklung wurde insbesondere viel Wert auf Datensicherheit gelegt. Personenbezogene Daten werden verschlüsselt und in einer separaten Datenbank gespeichert. Das Hosting erfolgt in Deutschland. Es existiert eine stabile Code-Basis, die
eine hohe Qualität der Software und Architektur beinhaltet. Die Plattform ist gut skalierbar, da auf den Einsatz von Technologien geachtet wurde, die auf dem neusten Stand der Technik basieren. Die Sicherheit der Plattform wird durch externe
Penetrationstests regelmäßig überprüft.

Die teliFIT-Plattform wird auf der MEDICA in Düsseldorf vom 12.-15. November 2018 präsentiert (Fraunhofer-Gemeinschaftsstand, Halle 10, G05).

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Forschen im Auftrag der Zukunft
Fraunhofer ist die größte Forschungsorganisation für anwendungsorientierte Forschung in Europa. Unsere Forschungsfelder richten sich nach den Bedürfnissen der Menschen: Gesundheit, Sicherheit, Kommunikation, Mobilität, Energie und Umwelt. Und deswegen hat die Arbeit unserer Forscher und Entwickler großen Einfluss auf das zukünftige Leben der Menschen. Wir sind kreativ, wir gestalten Technik, wir entwerfen Produkte, wir verbessern Verfahren, wir eröffnen neue Wege. Wir erfinden Zukunft.

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