Forschung

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CARA

Der frühe Vorzeitige Blasensprung (fVBS) ist die Ruptur der Fruchtblase vor dem eigentlichen Geburtsbeginn und vor Erreichen der Neugeborenenreife. Er stellt den Hauptgrund aller Frühgeburten dar und verkörpert medizinisch und wirtschaftlich eines der größten klinischen Probleme in der Geburtshilfe unserer Zeit. Im Projekt CARA wird eine die fetale Eihaut nicht durchdringende und berührungslos arbeitende optische Sonde für den klinischen Einsatz zur Prognose des Risikos einer Frühgeburt bei Schwangeren entwickelt. Mit der erfolgreichen Umsetzung des Projekts kann es gelingen, das Risiko von Frühgeburten zu prognostizieren. Damit wäre ein hoher sozioökonomischer Nutzen für die Gesellschaft erzielt und es würde einem uralten Leid eine rechtzeitige Diagnose und Risiko-Quantifizierung entgegengesetzt. Das Projekt wurde von Dr. med. M. Valter (Mediziner, Harvard-Absolvent, ehemals am MIT in Boston tätig und heute Geschäftsführender Oberarzt der Klinik und Poliklinik für Frauenheilkunde und Geburtshilfe der Uni-Kliniken Köln), Frau Prof. Dr. Dr. A. Artmann (Ärztin und Biochemikerin, IfB Labor für Medizinische & Molekulare Biologie) und Prof. Dr. rer. nat habil. G.M. Artmann (Physiker, IfB Labor für Biophysik) angeregt und wird von Partnern des IfB, der Uni Köln und Lübeck und Industriepartnern bearbeitet.

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Personalisierte Medizin - Wirkstoffanpassung mit CardiaKytos

Laut Robert KochInstitut belegen in Deutschland die Hypertonie Platz 4 und Herz-Kreislauferkrankungen mit Todesfolge Platz 2 auf der Todesrisikoliste. Es wird eine prozentuale Zunahme an Herzinfarkten von 109% bis 2050 veranschlagt. Eine Verbesserung der Behandlungsmaßnahmen würde zu einer starken Kostenreduzierung im Gesundheitswesen führen und die Situation einer Vielzahl von Patienten verbessern helfen. Die personalisierte Medizin ermöglicht die Entwicklung von gezielten Therapien mit körpereigenem Material - wie zum Beispiel Stammzellen. Diese Therapien weisen generell tendenziell geringere Risiken für Nebenwirkungen oder Abstoßung auf.

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CardiacDrums: The Technology for Routine Analysis of Isotropic Beat Force Amplitudes of Cardiomyocyte-2D/3D-Layers derived from Human Induced Pluripotent Stem Cells

The herein presented innovative CellDrum technology was designed for testing mechanical tension of cell monolayers/thin tissue constructs routinely. A CellDrum consists of a plastic cylinder sealed on one opening with a 4µm thick (+/-2.3 %), biocompatible, functionalized silicone membrane. The weight of cell culture medium bulbs the membrane out downwards, which is measured. Cell tension can be calculated from this. When cells contract due to drug action, membrane, cells and medium are lifted upwards. This indentation change allows for calculating lateral drug induced mechanical tension.

With hiPS-Cardiac Myocytes (hiPS-CMs) the CellDrum represents a new perspective of drug testing. Here, monolayers of self-beating hiPS-CMs were grown in CellDrums. Rhythmic contractions of the hiPS-CMs induce up-and-down deflections. The recorded cycles were analyzed regarding amplitude, duration, time integrals and frequency. We investigated the effects of agonists and antagonists acting on Ca2+ channels (S-Bay K8644/verapamil) and Na+ channels (veratridine/lidocaine). The measured data and simulations for pharmacologically unstimulated contraction resembled findings in native human heart tissue, while the pharmacological dose-response curves were highly accurate and consistent with reference data. We conclude that the combination of the CellDrum with hiPS-CMs offers a fast, facile and precise system for pharmacological & toxicological studies. It allows new preclinical basic research potential and could become scaled-up towards medium-throughput testing.

 

 

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