Helmholtz-Institut für Biomedizinische Technik

  Eingang zum Helmholtz-Institut für Medizintechnik Urheberrecht: © RWTH Aachen

Das Helmholtz-Institut Aachen verknüpft die interdisziplinäre Grundlagenforschung und anwendungsorientierte Forschung und Entwicklung auf dem Gebiet der Biomedizinischen Technik. Forschungsschwerpunkte des Instituts liegen in der Diagnostik, der Therapieentwicklung und in den angewandten Lebenswissenschaften („Life Sciences“).

 

Das Helmholtz-Institut

Das gemeinsame Ziel aller am Institut initiierten Projekte, Tätigkeiten und Maßnahmen ist die Entwicklung und Weiterentwicklung neuer biomedizinischer Techniken.

Die Anwendung neuer Methoden soll zu einer bestmöglichen medizinischen Behandlung erkrankter Menschen und deren Rehabilitation beitragen.

Für die Koordination, Stärkung und Verzahnung dieser Aktivitäten in Forschung und Lehre an der RWTH Aachen hat das Rektorat das Helmholtz-Direktorium mit Migliedern aus 4 Fakultäten eingesetzt.

Forschungsschwerpunkte

Forschungsschwerpunkte des Instituts liegen in der Diagnostik, der Therapieentwicklung und in den angewandten Lebenswissenschaften („Life Sciences“). Die Forschungsfelder, repräsentiert durch Lehrstühle an der RWTH Aachen, können wie folgt umrissen werden.

Forschungsschwerpunkte am Helmholtz-Instituts für Biomedizinische Technik
Angewandte Medizintechnik
Die angewandte Medizintechnik zeichnet sich durch die Verbindung der „klassischen“ Medizintechnik mit den Naturwissenschaften, insbesondere den Biowissenschaften, aus. Forschungs- und Entwicklungsarbeiten umfassen Modellierung, Konstruktion, Prototypenbau, experimentelle Validierung und präklinische Testung von Medizinprodukten, bis hin zur technischen Begleitung innovativer Verfahren und Produkte in der Klinik.
Biomaterialien
Die Biomaterialforschung ist eng mit dem Verständnis für die Eigenschaften und Funktionen von Biomolekülen verknüpft. Forschungsthemen beinhalten u.a. die Modifikation von Biomaterialoberflächen mit Zuckerstrukturen als zelluläre Signalmoleküle zur Initiation von Zelladhäsion, Zelldifferenzierung, Zellproliferation und Gewebebildung; die spezifische Erkennung von krankheitsbedingten, veränderten Zuckerstrukturen auf der Zelloberfläche mithilfe von Lektinen; sowie die Entwicklung von diagnostischen Testverfahren zum Nachweis von krankheitsbedingten Glykosylierungsdefekten.

Medizinische Informationstechnik
Im Vordergrund stehen Fragestellungen in den Bereichen "Personal Health Care" und "Automatisierungstechnik in der Medizin". Personal Health Care umfasst tragbare medizinische Geräte, die speziell zum diagnostischen Einsatz im häuslichen Umfeld konzipiert werden, so z.B. intelligente Textilien und so genannte Body Area Networks. Automatisierungstechnik in der Medizin beinhaltet die Modellbildung und Implementierung von rückgekoppelten Therapieverfahren und befasst sich mit Werkzeugen und Methoden zur Modellierung und Substitution physiologischer Regelkreise, z.B. sensorgestützte künstliche Beatmung, aktive Hirndruckregelung oder Regelung und Optimierung der Dialyse.
Medizintechnik
Die Medizintechnik am HIA arbeitet vorwiegend in den Themenfeldern Computerunterstützten Therapiesystemtechnik, Biomechanik und Ergonomie in der Medizin. Neben den unverzichtbaren medizinischen Grundlagen sowie der Entwicklung und Anwendung moderner Technologien und ingenieurwissenschaftlicher Methoden werden insbesondere auch Aspekten der Produktergonomie und Sicherheit bei der Entwicklung und Evaluierung von Medizinsystemen besondere Bedeutung beigemessen.
Experimentelle Molekulare Bildgebung (en)
Die Erhebung funktioneller und molekularer Daten mittels nicht invasiver Bildgebung ist in den letzten Jahren fester Bestandteil der präklinischen Forschung geworden. Zu den Zielen gehören u.a. die Anwendung und Entwicklung neuer Bildgebungsverfahren und Kontrastmittel für die systembiologische Aufklärung pathophysiologischer Zusammenhänge und für die Erprobung neuer Therapiekonzepte.

Zellbiologie (en)
Forschungsaktivitäten beinhalten u.a. Studien zum Wachstums- und Entwicklungspotential von Stammzellen und multipotenten Vorläuferzellen - vorwiegend des blutbildenden Systems - sowie die Identifikation von Genen, Faktoren und Bedingungen, die das Wachstum und das Entwicklungspotenzial von Stamm- und Vorläuferzellen gezielt steuern. Dies beinhaltet auch die Herstellung von Zellen mit neuen und gewünschten Eigenschaften (Stichwort "engineering") sowie die Transplantation dieser Zellen in vivo zur Reparatur von Zell- und Gewebeschäden.
Zell- und Molekularbiologie an Grenzflächen
Ein zentraler Untersuchungsgegenstand ist die Biomineralisation, die Wechselwirkung von Zellen und Geweben mit Mineralien. Erkrankungen menschlicher Gewebe gehen häufig mit unerwünschter Mineralisierung einher. Das kann in Form lokal begrenzter Ablagerungen geschehen, etwa bei der Verkalkung von Arterien oder Herzklappen. Folgende Fragestellungen werden erforscht, um den Prozess der unerwünschten Mineralisierung, landläufig auch "Verkalkung" genannt, besser zu verstehen: Wie sieht die Kontaktfläche zwischen Zellen und Mineral aus? Welche Moleküle vermitteln den engen Kontakt? Was passiert an der Grenzfläche zwischen Zellen und Material, dem "Biointerface“?