Für eine innovative Doktorarbeit in der Forschungsabteilung der Herzchirurgie gab es jetzt einen hochdekorierten Preis für Maximilian Winkelkotte beim diesjährigen Studierendenwettbewerb der Deutschen Gesellschaft für Biomedizinische Technik (DGBMT).

Dresden, 21. Dezember 2021. Es ist eine Premiere für die Forschungsabteilung der Herzchirurgie der TU Dresden am Herzzentrum Dresden Universitätsklinik: Der Doktorand Maximilian Winkelkotte ist beim diesjährigen Studierendenwettbewerb der Deutschen Gesellschaft für Biomedizinische Technik (DGBMT) mit dem ersten Preis ausgezeichnet worden. „Das ist das erste Mal, dass einer unserer Studenten auf dieser hohen wissenschaftlichen Ebene ausgezeichnet worden ist. Das freut uns natürlich sehr und wir sind sehr stolz auf Max“, sagt Oberarzt Prof. Dr. Sems-Malte Tugtekin, der zusammen mit Dr. Claudia Dittfeld von der Forschungsabteilung und Dr. Frank Sonntag vom Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS die experimentelle Doktorarbeit begleitet. Das Projekt wird durch die Deutsche Stiftung für Herzforschung gefördert.

In seiner Doktorarbeit hat sich Maximilian Winkelkotte grundlegend damit beschäftigt, warum es bei einer Aortenklappenstenose zu einer fibrotischen Verdickung des Gewebes kommt und ob daraus resultierender Sauerstoffmangel letztlich zur Verkalkung der Klappe beiträgt. „Es ging uns darum herauszufinden, wie sich die Zellen bei diesem Prozess verhalten und warum sie verkalken“, erklärt Maximilian Winkelkotte.

Um das zu überprüfen, setzt er auf eine Entwicklung, welche das Fraunhofer IWS vorantreibt: die sogenannten mikrophysiologischen Systeme (MPS). Dabei handelt es sich um kleine, technische Abbildungen der Grundfunktionen des menschlichen Körpers. Darin werden spezifische Zellen oder Gewebe einzelner Organe oder Organverbünde kultiviert. Diese fünf mal zwei Zentimeter kleinen „künstlichen Mini-Kultursysteme“ oder Chips werden aus Plastikfolien aufgebaut, die mit einem Laser strukturiert werden können. So erhalten die Verbünde gewisse Funktionen. Innerhalb der Chips können funktionale, aktive Elemente realisiert werden, wie zum Beispiel eine Pumpe, die die Funktion des menschlichen Herzens reflektiert.

„Das ist eine tolle Sache, weil wir so in unserer Grundlagenforschung Tierversuche reduzieren könnten. Allerdings hatten die bisherigen MPS für uns einen Nachteil. Durch ihre Zweidimensionalität ist die Fähigkeit, die menschliche Aortenklappen-Verkalkung nachzustellen, begrenzt“, erklärt Dr. Claudia Dittfeld. Genau hier hat die Arbeitsgruppe angesetzt: sie hatte eine Idee, wie die MPS erweitert werden können, sodass eine dreidimensionale Untersuchung des Aortenklappengewebes möglich ist. Die Probe wird in einer Kammer an nur einer Stelle fixiert und kann von allen Seiten umflossen werden. Erst dadurch lassen sich gewebebasiert Untersuchungen zum Krankheitsbild durchführen.

Prof. Tugtekin zeigt sich begeistert. „Dieser Ansatz ist innovativ und soll vielen Forschern die Arbeit erleichtern. Völlig zurecht wurden die Arbeiten mit dem MPS auf großen Medizinkongressen präsentiert und veröffentlicht.“ Die Forschungsabteilung der Herzchirurgie und das Fraunhofer IWS indes bauen bereits auf die Arbeit von Maximilian Winkelkotte auf und erarbeiten derzeit ein Folgeprojekt. Das übergreifende Ziel ist dabei, dass es irgendwann möglich ist, das Fortschreiten der Aortenklappenstenose mit Medikamenten aufhalten zu können.