Förderung für AMID-Forschungsprojekt

Der Bedarf für sogenannte Active Implantable Medical Devices, kurz AMID, wächst. Ein von der EU gefördertes Forschungsprojekt soll nun neue Konzepte der Informationsübertragung entwickelt.

3,7 Millionen Euro über einen Zeitraum von 36 Monaten gibt es für das Projekt ERmES von der EU. Ziel des Projekts, an dem unter anderem auch die Universität Regensburg, die TH Deggendorf und die FAU Erlangen-Nürnberg beteiligt sind, ist es, ein neues Konzept für die Informationsübertragung für aktive implantierbare Medizingeräte zu entwickeln. Weitere Partner des Verbundprojekts sitzen in Finnland und Frankreich. Die Federführung hat die Università di Catania in Italien. Neben den Universitäten sind auch vier Firmen beteiligt.

Active Implantable Medical Devices, kurz AMID, sind vereinfacht ausgedrückt Medizingeräte, die fehlende oder defekte Körperteile ersetzen, Medikamente verabreichen oder Körperfunktionen überwachen. Und mit der Zunahme chronischer Erkrankungen wachsen ihre Einsatzmöglichkeiten. Solche Geräte arbeiten autonom und müssen Daten nach außen übertragen. Die eingeschränkte Möglichkeit, ihre Funktion zu steuern und zu überwachen stellt ein wesentliches Hemmnis für neue Entwicklungen dar. Dies liegt vor allem daran, dass AIMDs innerhalb des Körpers, auf klassischen Übertragungswegen wie etwa mittels elektromagnetischer Wellen, nur eingeschränkt les- und steuerbar sind.

Projekt baut auf drei Säulen

Für diese Herausforderung will das Projekt ERMES nun eine Lösung finden. Ziel ist es, neuartige Kommunikations- und Sensor-Konzepte für AIMDs zu entwickeln. Dafür werden drei Säulen naher untersucht, zum einen das chemische Design und die Synthese geeigneter Botenstoffe, zum anderen die Entwicklung geeigneter Systeme, um die Botenstoffe über das Blutkreislaufsystem in den Körper einzubringen. Und zu guter letzt werden Nachweisstrategien für die entsprechenden Botenstoffe im Blutkreislauf entwickelt.

Prof. Silke Härteis vom Institut für Molekulare und Zelluläre Anatomie der Fakultät für Biologie und Vorklinik an der Universität Regensburg nutzt dafür das sogenannte Chorion-Allantois-Membran (CAM)-Modell. Das ersetzt klassische Tierversuche durch die Aderhaut von befruchteten Hühnereiern – auch Chorion-Allantois-Membran genannt. Es ist zudem kosteneffizient und zeitsparend. So sollen neuartige Informationssysteme für AIMDs entwickelt werden, bei denen Moleküle – also chemische Verbindungen – für die Kommunikation zwischen AIMDs innerhalb des Körpers eingesetzt werden. Dieses noch relative neue Konzept der Informationsübertragung wird „molekulare Kommunikation“ genannt. „Die molekulare Kommunikation basiert auf Prinzipien aus der Natur und kodiert Informationen in dem sie unterschiedliche Konzentrationen oder Eigenschaften von Molekülen nutzt“, so Prof. Härteis.

Gateways zur Umwandlung von Signalen

Für die Kommunikation zwischen AIMDs und externen Geräten außerhalb des Körpers sind sogenannte Gateways erforderlich, die es ermöglichen, ein Signal aus dem Körperinneren wie etwa eine bestimmte Molekülkonzentration (MK) in ein makroskopisches Signal wie etwa Licht oder elektromagnetische Wellen umzusetzen. Diese Signale werden dann von externen Geräten empfangen und verarbeitet.

Da die Anwendungen solcher neuartigen Konzepte vor allem in der Gesundheitsüberwachung und Behandlung von Krankheiten liegen, ist es wichtig, die Abhörsicherheit der Kommunikation zwischen AIMDs und mit externen Geräten zu gewährleisten. Daher beschäftigen sich die Forscher auch mit der Entwicklung von neuartigen Konzepten zur abhörsicheren Kommunikation zwischen AIMDs mittels MK und mit externen Geräten.

„Die Stärke des Horizont-Projekts liegt unter anderem in seiner Interdisziplinarität. So besteht das Konsortium aus Experten im Bereich Chemie, Mikrofluidik, Kommunikationstechnik, Ethik, Biologie und Medizin“, sagt Prof. Härteis. Die Forschung erfolgt in mehreren Stufen und beinhaltet die theoretische Entwicklung neuartiger Konzepte und Simulationsmethoden zur Kommunikation zwischen AIMDs sowie deren mehrstufige experimentelle Realisierung und Verbesserung.