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27. Juni 2019

Forschung & Entwicklung

Eine zweite Haut aus dem Labor: Evonik erforscht die Zukunft der Gewebezüchtung

Schmerzen, Nässe, Geruch – und ständiger Verbandswechsel: Chronische Wunden bleiben meist offen, der Körper scheint wehrlos. Therapien für diese Wunden sind belastend und oft nicht dauerhaft erfolgreich. Hier setzen Forscher von Evonik an.

  • Innovative Produkte und Prozesse für die synthetische Herstellung biologischer Gewebe angestrebt
  • Konzern baut Kompetenzen im Bereich für regenerative Medizinprodukte deutlich aus
  • Neuartige Lösungen und Anwendungen u.a. für die Pharma-, Dermatologie- und Kosmetikbranche denkbar

Essen/Singapur. Schmerzen, Nässe, Geruch – und ständiger Verbandswechsel: Chronische Wunden bleiben meist offen, der Körper scheint wehrlos. Therapien für diese Wunden sind belastend und oft nicht dauerhaft erfolgreich. Hier setzen Forscher von Evonik an. Sie entwickeln neue Materialien und Verfahren, die die Zucht von Hautgewebe im Labor vereinfachen, beschleunigen und reproduzierbar werden lassen. Innovative therapeutische Ansätze für die Behandlung von chronischen oder Brandwunden zu liefern ist dabei nur eines der Ziele des Projekthauses Tissue Engineering von Evonik.

Tissue Engineering steht für die Entwicklung von Ersatzstoffen, die die Funktion von biologischem Gewebe mit Hilfe kultivierter Zellen wiederherstellen, aufrechterhalten oder verbessern. „Damit sich die Zellen im Labor genauso organisieren und vermehren wie im menschlichen Körper, brauchen sie ein Gerüst sowie spezielle Nährstoffe“, erklärt Alexander König, Chemiker und Leiter des Projekthauses mit Sitz in Singapur. „Insgesamt verbergen sich dahinter mehr als 300 Zutaten, die es optimal zu kombinieren gilt.“ Dieser Herausforderung stellen sich die Forscher nun, um neuartige Lösungen zu entwickeln.

„Wir wollen unseren Kunden die besten Materialien für die Gewebezucht anbieten – und erforschen deshalb alle Bestandteile“, sagt König. Mit seinem Team kann er auf umfangreiche Kompetenzen im Bereich medizinischer Anwendungen zurückgreifen: Aminosäuren und Derivate, Peptide sowie bioabbaubare Polymere hat Evonik bereits im Portfolio. König ist sich sicher, dass auf dieser Basis neue Impulse in den Markt für regenerative Medizinprodukte gegeben werden.

Kultivierte Zellen oder Hautgewebe aus dem Labor könnten etwa für neuartige Therapien in der Wundheilung eingesetzt werden. „Dazu würden Zellen eines Patienten entnommen und in vitro – also im Labor - kultiviert und vermehrt werden“, erklärt König. Anschließend werden sie wieder in die Wunde eingebracht, um die Heilung zu beschleunigen oder in Gang zu setzen. Eine andere Möglichkeit ist die Weiterentwicklung der Haut-Transplantation. Hier wäre es denkbar, patienten-eigene Haut im Labor zu züchten und auf die Wunde aufzutragen. Heute werden dafür oft Hautpartien des Patienten operativ versetzt.

Der Leiter des Evonik-Projekthauses Tissue Engineering in Singapur, Alexander König, hält in einem Labor eine Flasche mit Nährmedium für Zellkultivierung in der Hand.
Der Leiter des Evonik-Projekthauses Tissue Engineering in Singapur, Alexander König, hält in einem Labor eine Flasche mit Nährmedium für Zellkultivierung in der Hand.

Doch die Nachfrage nach Haut aus dem Labor ist nicht nur im Bereich klinischer Anwendungen groß. Auch optimierte Ansätze für sogenannte Hautmodelle werden gebraucht. Dies sind möglichst realistische Nachbildungen der menschlichen Haut. Sie werden zu Forschungs- und Testzwecken im Labor genutzt, um zum Beispiel neue kosmetische Wirkstoffe, Reinigungsmittel oder auch Chemikalien zu prüfen.

Bisher bilden Hautmodelle für diesen Zweck das natürliche Vorbild unzureichend ab. Und auch der standardisierte klinische Einsatz künstlichen Gewebes nach Unfällen oder Krankheiten steht noch vor Herausforderungen: Oftmals scheitert die klinische Zulassung. Die Gründe dafür sind vielfältig – und liegen nicht nur in der Komplexität des größten Organs des Menschen begründet. Die Herstellung ist teuer und aufwendig, einige in der Gewebezucht üblicherweise eingesetzte Materialien anfällig für Schwankungen. Das gilt etwa für Substanzen tierischen Ursprungs. „Diese sind in der Anwendung kaum skalier- oder übertragbar“, erklärt König. Zudem müssten noch viele Arbeitsschritte von Hand erledigt werden. „Für eine Zulassung bei den Gesundheitsbehörden sind dies große Hürden.“

Die Evonik-Wissenschaftler forschen deshalb nicht nur an innovativen Verfahren, sondern auch daran, die eingesetzten Materialien zu optimieren. „Unser Ansatz sind chemisch hergestellte, synthetische Materialien, die über die gleiche biologische Kompatibilität wie tierische Produkte verfügen und zugleich die richtigen mechanischen und physikalischen Eigenschaften haben.“ Die Vorteile sind eine bessere Reproduzierbarkeit und die gleichbleibende Qualität der Materialien. Hinzu kommt, dass das Risiko von Krankheitsübertragungen wegfällt, das der Einsatz von Produkten tierischen Ursprungs mitunter birgt.

Die Forscher im Projekthaus Tissue Engineering in Singapur arbeiten in engem Austausch mit Evonik-Experten in den USA und Deutschland über einen Zeitraum von drei Jahren interdisziplinär zusammen. Projekte und Kooperationen mit externen Einrichtungen ergänzen die Forschungsaktivitäten. König: „Unsere Vision ist es, unsere bereits vorhandenen Kompetenzen, weitere Forschungsaktivitäten und externe Expertise in effiziente Lösungen münden zu lassen, die bei unseren Kunden zu optimierten Produkten führen.“ Wenn das Projekthaus soweit ist, möchte Evonik neue Trägermaterialien und Nährlösungen für Gewebekultivierung zur kommerziellen Nutzung anbieten.

Informationen zum Konzern

Evonik ist eines der weltweit führenden Unternehmen der Spezialchemie. Der Fokus auf attraktive Geschäfte der Spezialchemie, kundennahe Innovationskraft und eine vertrauensvolle und ergebnisorientierte Unternehmenskultur stehen im Mittelpunkt der Unternehmensstrategie. Sie sind die Hebel für profitables Wachstum und eine nachhaltige Steigerung des Unternehmenswerts. Evonik ist in über 100 Ländern der Welt aktiv und profitiert besonders von seiner Kundennähe und seinen führenden Marktpositionen. Im Geschäftsjahr 2018 erwirtschaftete das Unternehmen in den fortgeführten Aktivitäten mit mehr als 32.000 Mitarbeitern einen Umsatz von 13,3 Mrd. € und einen Gewinn (bereinigtes EBITDA) von 2,15 Mrd. €.

Rechtlicher Hinweis

Soweit wir in dieser Pressemitteilung Prognosen oder Erwartungen äußern oder unsere Aussagen die Zukunft betreffen, können diese Prognosen oder Erwartungen der Aussagen mit bekannten oder unbekannten Risiken und Ungewissheit verbunden sein. Die tatsächlichen Ergebnisse oder Entwicklungen können je nach Veränderung der Rahmenbedingungen abweichen. Weder Evonik Industries AG noch mit ihr verbundene Unternehmen übernehmen eine Verpflichtung, in dieser Mitteilung enthaltene Prognosen, Erwartungen oder Aussagen zu aktualisieren.