2015 FE 9004

Photonenwandler auf der Basis farbstoffmodifizierter Oligo- und Polysaccharide in Nanostrukturen für optische Anwendungen (PolyDye)

Es sollen kovalent mit UV-Absorbern und Fluorophoren dekorierte Oligo- und Polysaccharidderivate entwickelt werden, die Nanostrukturen bilden können. Die Produkte sollen durch UV-Licht anregbar sein. Dazu wird die Herstellung von im UV-Bereich absorbierenden Heterocyclen mit Fluoreszenz <460nm erforscht. Diese neuen Photonenwandler mit hoher Quantenausbeute sowie ausreichender thermischer und photochemischer Stabilität sollen eine kovalente Derivatisierung der Oligo- und Polysaccharide gestatten. Oligo- und Polysaccharidderivate, die unterhalb von 460 nm emittieren, sollen beispielsweise ans neuartige optische Aufheller für Papier und Fasern Anwendung finden.

Darüber hinaus werden weitere maßgeschneiderte Fluorophore erforscht, die die Energie der mit den UV-Absorbern derivatisierten Oligo- und Polysaccharide (Nanopartikel) in den Bereich von 460 - 900 nm transformieren. Diese Nanopartikel sind essentielle Tools für next generation Multiplex-Applikationen in der Diagnostik.

Das diesen Ergebnissen zugrundeliegende Vorhaben wurde vom Freistaat Thüringen unter der Nummer 2015 FE 9004 gefördert und durch Mittel der Europäischen Union im Rahmen des Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) kofinanziert.

2018FE9015

 Entwicklung einer Färbemethode zur Beurteilung der Vitalität des Knochens zum intraoperativen Einsatz

Zurzeit existiert keine intraoperative Methode zur direkten Beurteilung der Knochenvitalität. Im klinischen Alltag ist dies jedoch von entscheidender Bedeutung, um die für den Patienten richtige und angebrachte operative Methode und deren Umfang (Ausweitung der Knochenresektion oder Gelenkersatz vs. gelenkerhaltende OP) bestimmen zu können. Bisher behilft sich der Operateur mit der augenscheinlichen Beurteilung des Knochens oder mit der Möglichkeit, den operativen Befund in bestehende Klassifikationsmodelle zu integrieren. Dieses Vorgehen stößt zunehmend an seine Grenzen, da von Operateuren, Kliniken und Herstellern von verwendeten Medizinprodukten zu Recht in einem immer stärkeren Maße verlangt wird, Prozesse und Entscheidungen transparent zu gestalten. Eine bestehende Qualitätssicherung gilt es fortwährend zu verbessern. Daher haben wir uns vorgenommen, einen intraoperativ anwendbaren Farbstoff zur Vitalitätsbestimmung von Knochenproben zu entwickeln. In Vorarbeiten konnte unsere Arbeitsgruppe aufzeigen, dass es möglich ist, innerhalb von 20 Minuten explantierte Knochenproben zu färben, und dass hiermit die Vitalität des Knochens sicher zu beurteilen ist. Die Färbung wurde entweder spektrophotometrisch nach Extraktion der Farbstoffe oder durch densitometrische Bildanalyse quantifiziert, der Test ist durch eine ROC Analyse abgesichert. Die Färbung von Knochenfragmenten zeigt die Nachweisbarkeit von vitalen Zellen unter Verwendung bereits existierender Farbstoffe. Offenkundige Limitierungen verhindern jedoch den klinischen Einsatz. So sind die derzeit zur Verfügung stehenden Farbstoffe zytotoxisch, färben häufig unspezifisch oder in einem Spektralbereich, der eine Unterscheidung zur Rotfärbung durch Blut im Operationsumfeld nicht erlaubt. Für einen breiten klinischen Einsatz möchten wir in Zusammenarbeit aller Kooperationspartner einen Fluoreszenzfarbstoff entwickeln, der sich am Patienten sicher und zuverlässig einsetzen lässt, um die Vitalität der Knochenzellen im OP durch das OP Team zu beurteilen. Dieses einfache Verfahren könnte bei der Wahl des optimalen therapeutischen Ansatzes helfen und einen Teil der Qualitätssicherung darstellen. Damit ist eine Aussage über die individuelle Prognose deutlich sicherer zu treffen, da der Vitalität der Knochenzellen eine zentrale Rolle bei der Heilung des Knochens nach einem Unfall oder einer OP zukommt. Diese Methode wäre weltweit verwertbar.