Künstliche Organe & Messsysteme
Das Labor für Biofluidmechanik betreibt translationale Spitzenforschung an der Schnittstelle von Ingenieurwissenschaften und Biomedizin. Im Zentrum unserer wissenschaftlichen Arbeit steht die Erforschung grundlegender strömungsmechanischer Phänomene im menschlichen Körper sowie deren Nutzbarmachung für die computergestützte Medizin. Auf Basis eigener methodischer Entwicklungen in der numerischen Simulation und experimentellen Fluiddynamik erforschen und konzipieren wir die nächste Generation künstlicher Organe und Messmethoden. Dabei setzen wir auf eine starke fächerübergreifende Zusammenarbeit, die weit über die klassische Kardiologie hinausreicht, zum Beispiel:
- Im Bereich Infektiologie erforschen wir strömungsmechanische Prozesse bei Sepsis und entwickeln innovative Bioreaktoren zur Prüfung multiresistenter Erreger.
- Nanotechnologie: Gemeinsam mit der TU Berlin erforschen wir die molekulare Kommunikation beim Einsatz von autonomen NanoBots zur Früherkennung und Verlaufskontrolle von Erkrankungen
Unser akademischer Anspruch reicht von der Grundlagenforschung bis zur Etablierung neuer klinischer Standards. Damit führen wir die seit 1985 von Prof. Klaus Affeld begründete Tradition visionärer Biofluidmechanik mit modernsten Methoden der digitalen, KI-gestützten Modellierung in die Zukunft.
Strömungsmechanik, Biofluidmechanik & Simulation
Ein weiteres Forschungsfeld ist die realistische Modellierung biologischer Flüssigkeiten sowie die Untersuchung komplexer Strömungsprozesse in medizinischen Systemen. Ziel ist die verlässliche Vorhersage von Blutschädigungen, Thrombenrisiko, Partikeltransport und Scherbelastungen. Die Ergebnisse bilden eine zentrale Grundlage für die sichere Auslegung neuer Medizintechnik.
Im neuen Imagefilm von Charite BIH Innovation vertreten wissenschaftliche Mitarbeiter:innen des ICM die Projekte Alarm (Infektionspustetest) und Puringe (silikonölfreie Spritze).
Die beiden Projekte wurden vom BIH gefördert und haben eine starke translatorische Ausrichtung.
Sensorik, Messgeräte & Point-of-Care-Diagnostik
Ein weiteres Arbeitsfeld ist die Entwicklung tragbarer, schneller und nicht-invasiver Diagnostiksysteme für den patientennahen Einsatz. Im Fokus stehen Biosensoren, nanopartikelbasierte Nachweisverfahren und telemedizinische Monitoringlösungen. Ziel ist die frühzeitige, digitale und dezentrale Erkennung von Erkrankungen.
TEXD entwickelt ein mobiles Point-of-Care-System zur schnellen Tuberkulose-Diagnostik aus der Ausatemluft. Funktionalisierte Goldnanopartikel ermöglichen eine Detektion innerhalb weniger Sekunden
TEXD entwickelt ein mobiles Point-of-Care-System zur schnellen Tuberkulose-Diagnostik aus der Ausatemluft. Funktionalisierte Goldnanopartikel ermöglichen eine Detektion innerhalb weniger Sekunden
Translation medizinischer Geräte
Bei unseren Translationsprojekten stehen die Entwicklung, Simulation und Validierung medizinischer Geräte sowie präziser Wirkstoff-Applikationssysteme im Mittelpunkt. Besonderer Fokus liegt auf Sicherheit, Dosiergenauigkeit und materialbedingter Kontaminationsfreiheit. Die Systeme sind auf zukünftige Zell-, Gen- und Implantattherapien ausgelegt.
Die PURINGE ist ein innovativer Spritzenadapter mit integrierter Membran. Die Membran trennt das Medikament vollständig von der Spritze und ermöglicht so eine kontaminationsfreie und präzise Dosierung. Das macht sie besonders für intravitreale Injektionen (IVOM) geeignet, bei denen kleinste Volumina exakt und sicher appliziert werden müssen.
Sie reduziert das Risiko von Silikonölkontamination und Dosierungsfehlern und unterstützt so eine sichere, effiziente und standardisierte Behandlung.
Prüfstände, Messsysteme & experimentelle Entwicklungsplattformen
Unsere Expertise umfassen physische und virtuelle Testsysteme zur realitätsnahen Entwicklung, Messung und Validierung medizintechnischer Systeme. Im Fokus stehen physiologische Prüfstände, experimentelle Messplattformen und gekoppelte Simulationsumgebungen. Ziel ist die frühzeitige Funktionsprüfung, Optimierung und Risikominimierung neuer Medizinprodukte.
Prüfstande und Bioreaktoren für die Infektionsforschung und Sepsis
Wir entwickeln innovative Bioreaktorsysteme, mit denen sich komplexe Infektionsbedingungen im Labor nachbilden lassen. Im Mittelpunkt stehen Biofilme, antimikrobielle Wirkstoffkombinationen und die evolutionäre Entstehung von Resistenzen.
Durch kontrollierte Strömungsbedingungen und definierte Wirkstoffgradienten können wir untersuchen, wie Mikroorganismen auf Therapien reagieren und welche Mechanismen zur Persistenz von Infektionen beitragen. Diese Modelle eröffnen neue Möglichkeiten, Behandlungsstrategien für chronische Infektionen, Biofilm-assoziierte Erkrankungen und Sepsis besser zu verstehen und zu optimieren.
Aktuelle Forschungsprojekte Künstliche Organe
- Anatomie- und physiologiebasierte Umgebungen für die Herzimplantatentwicklung
- CAPTOR
- Dr. Wee
- Ein neuartiges Blutentnahme- und -lagerungssystem
- Einstein Research Unit 'Technologies in Global Health' Case Study B
- Entwicklung einer neuartigen proteinabweisenden Sonde zur in vivo Extraktion zirkulierender Tumorzellen bei Patienten mit Adenokarzinom des Pankreas
- Entwicklung einer nicht-invasiven und schnellen Screening-Methode
- Entwicklung und experimentelle Validierung eines Blutrheologiemodells
- Erforschung eines Prüfstands zur in vitro Simulation einer infektiösen Endokarditis unter annähernd physiologischer Durchströmung einer Herzklappenprothese
- Kartierung von metastasierungsassoziierten Signalwegen
- Plattform zur schnellen Kombinationstherapie von Pilzinfektionen
- Proliferation von zirkulierenden Tumorzellen für die personalisierte Behandlung von Tumorpatienten
- Prozessoptimierung zur Nährstoffextraktion und Biogaserzeugung aus Makroalgen
- Spritzenadapter für präzise und kontaminationsfreie Injektionen
- Tragbarer Biosensor zur schweißbasierten Detektion
- Vorhersage der Entwicklung von Antibiotikaresistenzen
Leitung
PD Dr.-Ing. Ulrich Kertzscher
Leitung der Arbeitsgruppe "Künstliche Organe und Messsysteme"
PD Dr.-Ing. Ulrich Kertzscher
Leitung der Arbeitsgruppe "Künstliche Organe und Messsysteme"
Dr.-Ing. Michael Lommel
Leitung der Arbeitsgruppe “Künstliche Organe und Messsysteme”
Dr.-Ing. Michael Lommel
Leitung der Arbeitsgruppe “Künstliche Organe und Messsysteme”
