Projekte der TU Dresden (Auswahl)

Prof. Dr. med. Stefan Ehrlich, PhD

Projektinhalt:

Anorexia nervosa (AN) ist eine schwere Essstörung mit der höchsten Sterblichkeitsrate unter den psychiatrischen Erkrankungen, oft verursacht durch Suizid. Die aktuellen Behandlungen, die intensive ernährungstherapeutische Maßnahmen und Psychotherapie umfassen, sind nur in etwa 50 % der Fälle wirksam, sodass viele Patienten einem Rückfall- und Chronifizierungsrisiko ausgesetzt bleiben. Trotz ihrer hohen gesundheitlichen und gesellschaftlichen Belastung fehlen für AN personalisierte, biologiegestützte Behandlungsansätze aufgrund unzureichender Forschung zu biologischen Markern. Das BIOREXIA-Projekt, eine bahnbrechende internationale Zusammenarbeit, zielt darauf ab, die Versorgung von AN grundlegend zu verändern, indem Biomarker identifiziert und validiert werden, die personalisierte Behandlungen steuern können.
Durch die Analyse vorhandener Blutproben wird sich das Projekt auf Biomarker konzentrieren, die mit wichtigen biologischen Signalwegen wie der Leptin- und Ghrelin-Signalgebung verbunden sind, die entscheidend für die Regulation von Appetit und Stoffwechsel sind. Zusätzlich wird die Studie Ergebnisse aus fortgeschrittenen Bildgebungstechniken des Gehirns, wie der strukturellen Magnetresonanztomographie (MRT), integrieren, um die kortikale Dicke zu untersuchen – ein potenzieller Prädiktor für Krankheits-schwere und Rückfallrisiko. Diese Erkenntnisse ermöglichen es den Klinikern, Patienten auf Basis ihrer individuellen biologischen und neurologischen Profile zu klassifizieren. Diese Stratifikation hilft dabei, die Intensität und Art der benötigten Behandlung zu bestimmen, wodurch die Ergebnisse für die Patienten verbessert und das Rückfallrisiko gesenkt werden. Durch die Anpassung der Therapie an die individuellen Bedürfnisse zielt BIOREXIA darauf ab, die Lebensqualität von Patienten und Pflegepersonen zu verbessern, die gesellschaftliche Belastung durch AN zu verringern und zu nachhaltigeren Gesundheitssystemen beizutragen.
Dieser innovative Ansatz hat das Potenzial, das Management von AN zu verändern und einen neuen Standard für personalisierte Psychiatrie zu setzen.

Projektinhalt:

Vorhofflimmern (VHF) ist eine der Hauptursachen für Schlaganfälle, Herzinfarkt und Herzversagen, die weltweit mit einer erheblichen Morbidität und Mortalität einhergehen. Um dem globalen Ausmaß von VHF zu begegnen ist es notwendig, neue Werkzeuge zu entwickeln, die die Ansprüche hinsichtlich differenzierter Früherkennung, präziser Klassifikation und Therapieentwicklung bedienen.

Das CardioEpiX Projekt setzt genau hier an und bietet eine Lösung zur präzisen Patienten- und Krankheitsbild-differenzierten in-vitro Diagnostik von verschiedenen Formen von VHF. Das Konsortium besteht aus einem sächsischen KMU (Sciospec Scientific Instruments GmbH) und zwei sächsischem Forschungseinrichtungen (TU Dresden und Universität Leipzig).

An der TU Dresden konzentrieren wir uns auf die Darstellung klinisch relevanter, verschiedener Formen von VHF mittels in-vitro Phänotypisierung von patientenspezifischen induzierten pluripotenten Stammzell-abgeleiteten Kardiomyozyten sowie auf die Effektivitäts- und Risikostratifizierung von Arzneimitteln mit Hilfe der VHF-Modelle.

Zur großflächigen Abscheidung von amorphem hydrogenisierten Silizium (a-Si:H) wird bisher überwiegend die kapazitiv gekoppelte plasmaunterstütze chemische Gasphasenabscheidung mit einer Anregungsfrequenz von 13,56 MHz (RF-PECVD) verwendet. Aufgrund der guten erzielbaren Schichteigenschaften mittels RF-PECVD ist dies das häufigste Verfahren insbesondere für dünne, qualitativ hochwertige a-Si:H Schichten auf planaren Substraten.

In diesem Vorhaben sollen hingegen extrem dicke (> 30µm) a-Si:H Schichten auf planaren und nicht-planaren Substraten mit einer Abscheiderate größer als 5 µm/h abgeschieden werden. Dazu wird in diesem Vorhaben ein alternatives plasmaunterstütztes Beschichtungsverfahren eingesetzt: die mikrowellenunterstützte chemische Gasphasenabscheidung mit einer Plasmaanregungsfrequenz von 2,45 GHz (MW-PECVD). Der prinzipielle Vorteil der Mikrowellenanregung gegenüber anderen Entladungstypen ist, dass sie eine Plasmaquelle darstellt und damit das Substrat keine direkt am Stromfluss beteiligte Elektrode bildet. Des Weiteren sind mit der MW-PECVD, durch höhere Elektronenenergien und Elektronen-sowie Ionenkonzentrationen, auch höhere Abscheideraten erzielbar.

Projektinhalt:

KIMed – das Netzwerk für Künstliche Intelligenz in der Medizin – verfolgt das Ziel, relevante Akteur:innen entlang der medizinischen Datenwertschöpfung dauerhaft zu vernetzen. Dazu zählen insbesondere datenführende Institutionen, methodische und technische Partner:innen sowie Anwender:innen aus Medizin und Forschung. Im Mittelpunkt des Fördervorhabens steht der Aufbau eines kooperativen Netzwerks, das den strukturierten Austausch, die Zusammenarbeit und die gemeinsame Weiterentwicklung von Kompetenzen im Bereich medizinischer KI ermöglicht.

Ein zentrales Arbeitsthema des Netzwerks ist die konzeptionelle Ausgestaltung einer geschützten Infrastruktur zur Verarbeitung medizinischer Daten in Sachsen. Diese dient als gemeinsame Referenz- und Entwicklungsbasis und soll perspektivisch die Nutzung großer, vernetzter Datensätze unter strengen Datenschutz- und Sicherheitsanforderungen ermöglichen. KIMed schafft damit organisatorische, methodische und konzeptionelle Voraussetzungen, um die Entwicklung und Erprobung von KI-Anwendungen in einem sicheren Rahmen zu unterstützen, ohne selbst ein marktfähiges Produkt zu entwickeln.

Projektinhalt:
Seit einigen Jahren besteht in der Fertigung elektronischer bzw. mikroelektronischer Bauteile ein Trend zur Einführung additiver Fertigungsverfahren (engl.: additive manufacturing, AM). Deren Vorteil gegenüber subtraktiven oder hybrid gestalteten Verfahren ist der sparsame Material- und Energieeinsatz und ein extremes Maß an Variabilität des Designs. Ein Beispiel für ein elektrochemisches AM-Verfahren ist die Metallabscheidung aus einem Elektrolyttropfen von nur wenigen Nanoliter Volumen (engl.: meniscus confined electrochemical deposition, MCED).

In einem Verbundvorhaben zwischen dem sächsischen mittelständischen Unternehmen GeSiM, Gesellschaft für Silizium-Mikrosysteme mbH in Radeberg, und der TU Dresden, Institut für Halbleiter- und Mikrosystemtechnik (IHM), Professur für Nanoelektronik (NE), soll die MCED in einer Geräteentwicklung einer industriellen Nutzung zugeführt werden, z. B. für die Fertigung von Bio-Implantaten und Bio-Sensoren. Hierzu wird in die bewährte GeSiM-Geräteplattform „BioScaffolder“ ein MCED-Modul, eine in Z-Richtung bewegliche Bauplattform und ein Potentiostat so integriert, dass die Abscheidung von Kupfer und Gold als Mikroelektroden auch auf 3D-Formkörpern sowie als freistehende Drähte mit einigen Millimetern Länge möglich sein wird. Ziel ist die weltweite Vermarktung des entwickelten MCED-3D-Druckers.

Das Projekt wird finanziert aus Mitteln des Europäischen Fonds für Regionale Entwicklung und durch Steuermittel auf Grundlage des vom Sächsischen Landtag beschlossenen Haushalts.