Lebenslauf - Life Science Nord

Programm und Abstracts
3. Hamburger Studententagung zur Medizin- und Biotechnologie
StudentInnen und DoktorandInnen präsentieren:
Innovative Medizin- und Biotechnologie
in Hamburg
Dienstag, 3. Mai 2006
Tagungsort
AUDIMAX II
Technische Universität Hamburg-Harburg
Denickestraße 22
21073 Hamburg

Veranstalter:
Behörde für Wissenschaft und Gesundheit (BWG)
Cornelia.Baumgardt-Elms@bwg.hamburg.de;Tel.: 040/428.37-3236
Beteiligte Hochschuleinrichtungen:
Hochschule für Angewandte Wissenschaften
Hamburg (HAW)
Helmut-Schmidt-Universität, Universität
der Bundeswehr Hamburg (HSU HH)
Technische Universität Hamburg-Harburg (TUHH)
Universitätsklinikum Hamburg-Eppendorf (UKE)
Tagungsorganisation:
Dr. Cornelia Baumgardt-Elms, BWG
Olga Zweigerdt, BWG
in Kooperation mit:
Prof. Dr. Michael M. Morlock, TUHH
Prof. Dr. Michael Amling, UKE
Prof. Dr. Bernd Niemeyer, HSU HH
Prof. Dr. Jürgen Stettin, HAW
Prof. Dr. Friedrich Ueberle, HAW
Hinweis:
Verkehrsanbindung und Lageplan s.
http://www.tu-harburg.de/tuhh/campusplan.html
http://www.tu-harburg.de/tuhh/anfahrtplangross.html
Vertreterinnen und Vertreter aus vier Hamburger Hochschuleinrichtungen präsentieren ihre Arbeiten
im Bereich der Medizin- und Biotechnologie und bieten damit Einblicke in den gegenwärtigen
Forschungsstand am LifeScience-Standort Hamburg.
Ein wichtiges Ziel dieser Tagung ist es, insbesondere dem wissenschaftlichen Nachwuchs die Möglichkeit
zu geben, seine Ergebnisse Repräsentanten von Unternehmen, Versorgungseinrichtungen,
Krankenkassen und Politik vorzustellen und Kontakte aufzunehmen.
Vier Vorträge und zwei Poster, die auf dieser Tagung vorgestellt werden, erhalten eine Auszeichnung.
Der 1. Preis für Medizin- und Biotechnologie an Hamburger Hochschulen wird von der Firma
Philips gestiftet und beinhaltet eine Kongressreise zu einem einschlägigen wissenschaftlichen
Fachkongress im Ausland. Weitere Preise werden gestiftet von der Norddeutschen Life Science
Agentur Norgenta, der Hanseatischen Krankenkasse (HEK), der Waldemar Link GmbH & CO. und
der Weinmann GmbH.
2

Gefördert wird die Tagung durch:
Kooperationspartner:
3

Inhaltsverzeichnis
4
Seite
Programm.................................................................................................................................5
Präsentation der TUHH............................................................................................................8
Präsentation der HAW............................................................................................................27
Präsentation des UKE............................................................................................................41
Präsentation der HSU HH......................................................................................................50

Programm
9:00 - 9.45 Uhr
Registrierung und informelle Begrüßung
mit Kaffee und Brötchen
9.45 - 9.55 Uhr
Begrüßung: Staatsrat Dr. Roland Salchow, BWG
9.55 - 10.00 Uhr
Begrüßung: Prof. Dr. Ulrich Killat
Vizepräsident der TUHH
10.00 - 10.05 Uhr
Einführende Worte zum Ablauf der Tagung
Dr. Cornelia Baumgardt-Elms, BWG
10.05 - 10.35 Uhr
Einführungsvortrag
Tissue Engineering
Prof. Dr. Thomas Eschenhagen, UKE
10.35 - 11.30 Uhr
Präsentation der TUHH
Vorsitz:
Prof. Dr. Michael Morlock, Vivien Lutz
Optimierung der Zell-Träger-Adhäsion für
Knorpel-Tissue-Engineering
Antje Schmidt
Kultivierung von Melanomzellen zur Produktion von parakrinen
Faktoren zur Stimulierung der Knorpelbildung
Katharina Wiegandt
Drahtlose Oberflächenwellensensoren in der Herzdiagnostik
Anna Karilainen
11.30 - 12.00 Uhr
Kaffeepause
5

12.00 - 12.55 Uhr
Präsentation der HAW
Vorsitz:
Prof. Dr. Jürgen Stettin, Prof. Dr. Friedrich Ueberle
Health@Home: Telematikgestütztes Verfahren
zur Optimierung der Medikamentencompliance
Susanne Höfer
Bildqualität von Ultraschallgeräten
Christian Hamann, Birte Blichenberg
Entwicklung einer integrierten LED-Lichtquelle
für ein Video-Ureteroskop
Thorsten Jürgens
12.55 - 13.15 Uhr
Kommentierte Poster im Plenum (s. Abstractband)
13.15 - 14.45 Uhr
Mittagspause
14.45 - 15.40 Uhr
Präsentation des UKE
Vorsitz:
Prof. Dr. Michael Amling, Sarah Schilling
Ein neu entwickeltes Modell des menschlichen Fettgewebes –
Entstehung der Insulinresistenz und deren Therapiemöglichkeiten
im Typ II-Diabetes
Janne Prawitt
Quantitative Elementanalytik im Knochen-Implantatinterface
Björn Busse
MicroGNE zur Untersuchung von Zahn- und Kieferbewegungen
Tilman Linn
15.40 - 16.10 Uhr
Kaffeepause
16.10 - 17.05 Uhr
Präsentation der HSU HH
Vorsitz:
Prof. Dr. Bernd Niemeyer, Henning Schwichow
Reversible Immobilisierung von Enzymen
Clive-Steven Curran, Jan Tießen
Vom CAD-Modell der Prothese zum gefrästen Prothesensitz
Dirk Hollstein
Fertigung von bipolaren Instrumenten für die minimalinvasive Chirurgie
Florian v. Scotti
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17.05 - 17.35 Uhr
Vom Wissenschaftler Richtung CEO
oder Richtung Professor?
Chancen, Weichenstellungen, Weg und Vision
Dr. Karsten Henco, Evotec AG
17.35 - 20.30 Uhr
Party und Preisverleihung
Es spielt das Jazz Quartett
SwingIng der TUHH.
ca. 18:30 Uhr Preisverleihung
Dr. Kathrin Adlkofer, Norgenta GmbH
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Abstracts und Lebensläufe
für Vorträge (V) und Posterpräsentationen (P)
nach Hochschuleinrichtung
Präsentation der TUHH
Optimierung der Zell-Träger-Adhäsion für
Knorpel-Tissue-Engineering (V)
B. Sc. Antje Schmidt, Hamburg University of Technology, Biomechanics Section,
Denickestr. 15, 21073 Hamburg, Germany
AntjeSchmidtBT@aol.com ; Tel. 040-70294340.
Ziel
Chirurgische Verfahren zur Behandlung von arthrotischen Knochen- und Knorpeldefekten stellen
ein Problem in der orthopädischen Routine dar, da Knorpelsubstanz nur ein sehr geringes Regenerationspotential
hat. Daher besteht ein starker Bedarf an der Erforschung neuer bzw. verbesserter
Methoden, da die zur Verfügung stehenden klinisch etablierten Verfahren zum Knorpel-Gewebe-
Ersatz Nachteile aufweisen (Niemeyer et al., 2004). Die Transplantation von Chondrocyten ist ein
alternativer Ansatz zur Regeneration von Knorpelgewebe. Ein wichtiger Forschungsschwerpunkt
stellt die Untersuchung der Wechselwirkung mit dem Biomaterial als Knorpelträgersubstanz dar.
Ziel dieser Arbeit ist es, eine Haftoptimierung des Knorpel-Gewebe-Konstruktes auf dem CaP-
Träger durch das Einbringen einer Primer-Zellschicht zu erreichen, um im letzten Schritt eine verbesserte
Funktionalität des Knorpelersatz-Konstruktes in vivo unter physiologischer Beanspruchung
zu garantieren.
Methoden
Im Rahmen dieser Studienarbeit sollten adhäsionsrelevante Zelleigenschaften verschiedener Primärzelltypen
auf unterschiedlichen CaP-Träger-Werkstoffen untersucht werden. Die Werkstoffe
unterscheiden sich in der Oberflächenmodifikation. Es galt, verschiedene Primärzellen (Chondrocyten
sowie Osteoblasten) als Primerschicht auf den Trägerwerkstoffen zu kultivieren. Anschließend
sollte ein Vergleich der adhäsionsrelevanten Zelleigenschaften, wie beispielsweise das Spreading
der Zellen und die Adhäsionskinetik, das Einwachsverhalten sowie die Actincytoskelett-
Organisation erfolgen, um das Adhäsionsvermögen der Chondrocyten und Osteoblasten auf den
Trägern beurteilen zu können.
Ergebnisse
Osteoblasten, kultiviert auf den porösen CaP-Trägern, zeigten eine durchschnittliche Kontaktfläche
zum Träger von 2837 µm². Im Vergleich dazu breiteten sich die Chondrocyten mit einer Fläche von
620 µm² aus. Der Anteil an F-Actin in den Osteoblasten lag bei 450 % im Vergleich zum F-Actin-
Anteil der Chondrocyten auf den porösen Trägern. Auf den linear strukturierten Trägern war eine
starke Organisation des Actincytoskeletts der Osteoblasten zu erkennen, durch die Ausbildung kam
es im Weiteren zur Orientierung der Zellen an der Oberfläche des Trägers. Im Gegensatz zu den
Osteoblasten orientierten sich die Chondrocyten nicht an der Oberflächentopographie des Trägers.
Die Chondrocyten wiesen weder Migrations- noch Orientierungsverhalten im Kontakt mit den Trägerwerkstoffen
auf. Da kaum ein Actincytoskelett in den Chondrocyten nachgewiesen werden
konnte, und keine Ausbildung eines Leitsaums vorhanden war, konnte somit keine Migration der
Chondrocyten stattfinden. Daher ist nur eine sehr eingeschränkte Adhäsion der Chondrocyten auf
den Trägern nachweisbar.
Schlussfolgerung
Es konnte gezeigt werden, dass primäre Osteoblasten als Primerzellen die optimalen Voraussetzungen
schaffen für die Haftung von Knorpel auf linear strukturierten Calciumphospat-Trägern.
8

Lebenslauf
Antje Schmidt
Bachelor of Science
Radickestrasse 45 d
21079 Hamburg
Tel.: 040/ 70294340
E-Mail: AntjeSchmidtBT@aol.com
Schule
1986 – 1991 Grundschule Schwarzheide
1991 – 1999 Gymnasium Schwarzheide / Abschluss 13. Klasse Abitur
Soziales Jahr
07/1999 – 07/2000 Sprachausbildung in den Vereinigten Staaten von Amerika
Studium
09/2000 - 02/2004 Studium der Biotechnologie (B.Sc.), Fachhochschule Lausitz
Schwerpunkte:Zell- und Mikrobiologie
Molekularbiologie und Biochemie
Zellkulturtechnik und Immunhisto-/zytochemie
Abschluss des Studiums
18/02/2004 Abschlussprüfung und Ernennung zum Bachelor of Sciences
(mit Note 1,7)
Studium
Seit 10/2004 Studium der Biotechnologie (M.Sc.),
Technische Universität Hamburg - Harburg
Schwerpunkte:Zellkulturtechnik und Tissue Engineering
Technische Mikrobiologie und Molekularbiologie
Praktika
09/2002 - 02/2003 Herzzentrum Leipzig (Prof. Dr. Dhein, Tissue Engineering)
09/2003 - 02/2004 Paul-Flechsig-Institut für Hirnforschung in Leipzig
(Prof. Dr. Roßner, Biochemie)
07/2004 - 01/2005 Berhard-Nocht-Institut für Tropenmedizin in Hamburg
(Prof. Dr. Schmitz, Virologie, Molekularbiologie)
04/2005 – 11/2005 Institut für Biomechanik, TUHH (Prof. Dr. Morlock/Eisenbarth,
Tissue Engineering)
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Kultivierung von Melanomzellen zur Produktion von parakrinen
Faktoren zur Stimulierung der Knorpelbildung (V)
Katharina Wiegandt, Technische Universität Hamburg-Harburg,
Institut für Bioprozess- und Bioverfahrenstechnik, Denickestraße 15, 21071 Hamburg
katharina.wiegandt@tuhh.de, Tel.: 040-42878-3950
Ziel
Maligne Melanomzellen können parakrine Faktoren exprimieren, die als Wachstumsfaktoren zum
Beispiel in der Zellkulturtechnik und im Tissue Engineering eingesetzt werden. Ziel dieser Arbeit
war es daher, humane Melanomzellen in einem Festbettreaktor zu kultivieren, um die Gewinnung
von Mediumüberständen in einem größeren Maßstab zu ermöglichen. Als Anwendungsbeispiel
sollte der Einfluss dieser Mediumüberstände auf die Qualität eines in vitro hergestellten
Knorpelersatzes untersucht werden.
Methoden
Die Kultivierungen der adhärenten Melanomzelllinien MV3 und FEMX-I wurden in
Festbettreaktoren (Medorex) mit einem Festbettvolumen von 10 mL und 100 mL im Batch- oder
kontinuierlichen Betrieb durchgeführt. Mittels ELISAs wurden die produzierten Überstände auf den
Inhalt von TGF-β1, PDGF-BB, bFGF und MIA untersucht.
Die Generierung von Knorpel-Träger-Konstrukten folgte einem 3-Phasen-System nach Nagel-
Heyer et al. Dazu wurden porcine Chondrozyten in T-Flaschen vemehrt und anschließend zwei
Wochen in einem Alginatgel immobilisiert. Nach der Elution aus dem Gel wurden die Zellen auf
Kalziumphosphat-Träger (Zellwerk) aufgebracht und weitere drei Wochen kultiviert. Die
Mediumüberstände aus den Festbettreaktoren wurden während der Alginatkultur und der sich
anschließenden Knorpelbildung eingesetzt.
Ergebnisse
Die Kultivierungen von MV3-Zellen und FEMX-I-Zellen konnten in beiden Festbettreaktoren
realisiert werden. Auch eine Kultivierung mit serumfreien Intervallen war möglich, es ergab sich
jedoch eine um 60% niedrigere Zellzahl im Vergleich zur Kultivierung mit Serum. In den
Überständen der FEMX-I-Zellen konnten das Protein MIA (169 ng/mL), in den Überständen der
MV3-Zellen die Wachstumsfaktoren bFGF (28,5 pg/mL) und TGF-β1 (2,7 ng/mL) nachgewiesen
werden.
Bei der Kultivierung von Chondrozyten in Alginat konnte mit den Überständen aus der FEMX-I-
Festbettkultivierung im Vergleich zu einem Standard ein um 75% höheres
Glycosaminoglykan/DNA-Verhältnis beobachtet werden, woraus auf eine verstärkte Bildung
extrazellulärer Matrix geschlossen werden kann. Nach der Knorpelbildung sank jedoch der
GAG/DNA-Quotient unterhalb des Wertes des Standards. In den histologischen Gewebeschnitten
des Knorpels (FEMX-I-Überstand) zeichnete sich eine intensivere Immunfärbung auf Kollagen II
ab, das wichtigste Kollagen im hyalinen Knorpel.
Schlussfolgerung
Festbettreaktoren stellen eine einfache und effiziente Methode dar, um die Melanomzellen FEMX-I
und MV3 zu kultivieren und deren Überstände zu gewinnen. Somit bietet sich eine Alternative zur
rekombinanten Expression in E.coli bzw. CHO-Zellen. Die erhöhte GAG/DNA-Bildung in der
Alginatphase und die intensivere Färbung auf Kollagen II im Knorpelgewebe unter Verwendung des
Melanomzell-Überstands bei der Kultivierung von Chondrozyten in vitro stellen ein interessantes
Ergebnis dar. Möglicherweise üben das Protein MIA oder andere, nicht getestete
Wachstumsfaktoren im FEMX-I-Überstand einen Effekt auf das Redifferenzierungsverhalten von
Chondrozyten aus.
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Lebenslauf
Name Katharina Wiegandt
Adresse Technische Universität Hamburg-Harburg
Institut für Bioprozess- und Bioverfahrenstechnik
Denickestraße 15
21071 Hamburg
Tel.: 040-42878-3950
E-Mail Katharina.Wiegandt@tuhh.de
Ausbildung
Juni 1999 Abitur (Ahrensburg)
10/1999-06/2006 Studium der Biotechnologie / Verfahrenstechnik an der
TUHH
WS 02/03 Studium an Lunds Tekniska Högskola, Schweden
SoSe 2003 Anfertigung einer Studienarbeit (Einfluss des Ca 2+ -
Gehaltes auf die Ausbeute an Penicillin Amidase aus
A. faecalis bei Hochzelldichte-Fermentation in E. coli)
12/2004-06/2005 Anfertigung der Diplomarbeit mit dem Titel: Kultivierung
von Melanomzellen zur Produktion von parakrinen Faktoren
zur Stimulierung der Knorpelbildung
seit 08/2005 wissenschaftliche Mitarbeiterin an der TUHH
Wissenschaftliches Interesse
Zellkulturtechnik / Tissue Engineering:
Optimierung von Knorpel-Träger-Konstrukten mit Hilfe verschiedener Bioreaktoren (Druck-/
Scherbelastung)
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Drahtlose Oberflächenwellensensoren in der Herzdiagnostik (V)
Anna Karilainen, Institut für Mikrosystemtechnik, Technische Universität Hamburg-Harburg,
Eißendorfer Straße 42, 21073 Hamburg, anna.karilainen@tuhh.de, Tel. 040 42878 2395
Ziel
In Deutschland leiden jährlich 300 000 Menschen unter Herzanfall, und Herz- und Kreislauferkrankungen
zählen zu den häufigsten Todesursachen. Könnten diese Erkrankungen in einer frühen Phase
besser diagnostiziert werden, würde das Risiko von irreparablen schäden vermindert. Eine frühe Diagnostizierung
kann durch kontinuierliche Überwachung von Risikogruppen erfolgen. Damit werden hohe
Anforderungen an die Überwachungsgeräte gestellt, z. B. bezüglich Patientenkomfort. Dies kann durch
drahtlose Datenübermittlung, Miniaturisierung oder Implantierung verbessert werden. Unser Ziel ist die
Entwicklung eines miniaturisierten, drahtlosen EKG Aufnehmer und eines implantierbaren Herzdrucksensor
für Langzeitdiagnostik.
Methoden
Als Sensoren werden Oberflächenwellen (surface acoustic wave, SAW) Transponder benutzt. Die SAW-
Technik basiert auf dem Prinzip der Wandlung eines elektrischen Signals mit Hilfe einer Interdigitalstruktur
(IDT) in eine Oberflächenwelle auf einem piezoelektrischen Substrat. Im EKG-Sensor wird eine
Lastimpedanz des SAW Transponders durch einen LC-Schwingkreis realisiert. Dessen Impedanz lässt
sich durch einem Varaktor verstimmen. Die Kapazität des Varaktors wird durch das Herzpotential bestimmt
[1]. Im Herzdrucksensor wird die SAW Transponder mechanisch durch den Herzdruck gebogen
[2]. Diese beiden Messmethoden führen zur Phasenmodulation des Sensorsignals, das in einem externen
Modul ausgewertet werden kann.
Ergebnisse
Zur Interpretation des Verfahrens wurde eine EKG-Kurve aufgenommen und in Abbildung 1 dargestellt.
Das beschriebene Herzdruckmessprinzip konnte durch Messungen mit Druckluft bestätigt werden. Die
Ergebnisse sind in Abbildung 2 verdeutlicht.
Phase (grad)
Phase[°]
160
140
2 3 4 5
time[s]
EKG
Phase (grad)
Zeit (s)
Druck (mbar)
Abbildung 1. EKG-Kurve. Abbildung 2. Druckmess-Kurve.
Schlussfolgerung
Der EKG Aufnehmer sowie der Herzdrucksensor wurden nach den oben beschriebenen Methoden
aufgebaut. Die Ergebnisse sind für die genannten Anwendungen sehr vielversprechend. Sie lassen
jedoch auch erkennen, dass eine weitere Optimierung des EKG-Sensors erforderlich ist, um auftretendes
Rauschen zu reduzieren. Der Aufbau des Drucksensors muss nun in der Hinsicht weiter entwickelt
werden, dass er auch unter Umgebungsbedingungen, wie sie im Herzen vorhanden sind (niedrige
Drücke) erfolgreich eingesetzt werden kann.
Literatur
[1] Karilainen, A et Al., Mobile Patient Monitoring Based on Impedance-Loaded SAW-Sensors, IEEE
TUFFC 51(11)2004, Pp. 1464–69.
[2] Pohl, A et Al., Monitoring the tire pressure at cars using passive SAW sensors.
IEEE Ultrasonics Symposium 1(1)1997, Pp. 471–4.
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Lebenslauf
Name Anna Karilainen
Persönliche Daten Geboren am 7.8.1977 in Helsinki, Finnland
Familienstand: Ledig
Kontakt Institut für Mikrosystemtechnik
Technische Universität Hamburg-Harburg
Eißendorfer Straße 42
21073 Hamburg
Tel: 040 42878 2395
Fax: 040 42878 2396
E-Mail: anna.karilainen@tuhh.de
web: www.tuhh.de/mst
Ausbildung 1997 – 2002 Diplomingenieur in Materialwissenschaften
Technische Universität Helsinki, Finnland
Vertiefungspunkte: 1. Elektronik-Fertigungstechnik
2. Metallographie
Praktika Sommer 1999 FhG-ISIT, Itzehoe: Forschung intermetallische
Verbindungen in Weichlötkontakte
Sommer 2000 Motorola, München: Optimierung eines
Plasmakammers für FC-Underfill-Prozess
Berufserfahrung Seit 2003
Wissenschaftliche Mitarbeiterin
Institut für Mikrosystemtechnik
Technische Universität Hamburg-Harburg
Schwerpunkte: 1. Biomedizinische Technik
2. Herzdiagnostik
3. Entwicklung drahtlose Biopotentialsensoren
Sprachkenntnisse Finnisch: Muttersprache
Englisch: Sehr gut
Deutsch: Sehr gut
Hobbies Wasserball
Bratsche Spielen
Ausgewählte Veröffentlichungen
[1] Anna Karilainen et Al. Mobile Patient Monitoring Based on Impedance-Loaded SAW-Sensors.
IEEE TUFFC 51(11)2004 Pp 1464 - 1469
[2] Anna Karilainen et Al. Wireless Passive Sensor for Measuring ECG and Other Biopotentials in
Impedance Loaded SAW Technology. EMBEC 05, Prag, Pp. 2347-2351
[3] Anna Karilainen et Al. ECG Sensor Based on Impedance Loaded SAW Transponder. VDE-BMT
2005 Pp. 433-434
[4] Anna Karilainen et Al. Dry and Capacitive Electrodes for Long-Term ECG-Monitoring.
SAFE2005, Veldhoven, Pp. 155-161
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Untersuchung der vollständigen Extraktion organischer Stoffe aus
tierischem Knochenmaterial mit Wasser und überkritischen Fluiden (P)
Daniela Doncheva, Gerd Brunner, Institut für Thermische Verfahrenstechnik,
Technische Universität Hamburg-Harburg, Eißendorfer Straße 38, 21073 Hamburg
daniela.doncheva@tu-harburg.de, Tel.: 040-42878-2988
Ziel
Die Arbeit beschäftigt sich mit den Grundlagen zur Entfernung organischer Stoffe aus tierischem
Knochenmaterial mit überkritischen Fluiden. Im Mittelpunkt der Untersuchung steht die Gewinnung
von protein- und fettfreier mineralischer Knochensubstanz zur Verwendung als Knochenersatzmaterial
für Implantationszwecke. Durch die vollständige Abtrennung der organischen Matrix aus dem
Knochen soll die Anwendungssicherheit des natürlichen Knochenmaterials im menschlichen Körper
gewährleistet werden. Weiterhin soll im Rahmen dieser Arbeit überprüft werden, ob die einstufige
Reinigung mit Wasser unter höheren Drucken und Temperaturen als rückstandsfreie und die Struktur
nicht verändernde Alternative zu den chemischen und thermischen Behandlungsverfahren von
xenogenen Knochenersatzmaterialien eingesetzt werden kann.
Methoden
Untersucht werden sowohl mit chemischen Lösungsmitteln oder überkritischem Kohlendioxid vorbehandelte
Knochenproben als auch nicht vorbehandeltes Knochenmaterial. Diese Proben lassen
sich entsprechend der Vorbehandlung nach ihrem unterschiedlichen Protein-und Fettgehalt charakterisieren.
Die Entproteinierung des xenogenetischen Knochenmaterials mit heißem Wasser unter erhöhtem
Druck wurde im Temperaturbereich von 130°C bis 300°C unter Variierung der Behandlungsdauer
von wenigen Minuten bis Stunden bei diskontinuierlicher und halbkontinuierlicher Versuchsführung
untersucht. Die Entfettung der Knochenproben wurde bei der einstufigen Extraktion mit Kohlendioxid
im Temperaturbereich von 50°C bis 60°C bei Drücken von 300 bis 400 bar und Extraktionszeiten
bis 240 Minuten durchgeführt.
Ergebnisse
Im Hinblick auf die Entfettung lässt sich eine deutliche Abnahme der Fettkonzentration durch die
Behandlung mit überkritischem Kohlendioxid beobachten, wobei die Behandlung bei 60°C, 400 bar
und 240 min zu einem Entfettungsgrad von über 90% führt.
Von der experimentellen Untersuchung der Entproteinierung mit Wasser unter erhöhten Drücken
und Temperaturen lässt sich eine starke Abhängigkeit des Proteinumsatzes von der Temperatur
und der Behandlungsdauer ableiten. Die Erhöhung der Temperatur und die Verlängerung der Behandlungsdauer
führen zur raschen Zunahme des Proteinabbaugrades. Darüber hinaus wurde im
Temperaturbereich von 250°C bis 300°C nach 60 min Behandlungsdauer eine vollständige Entproteinierung
sowohl der vorbehandelten als auch der nicht vorbehandelten Knochenproben erreicht.
Schlussfolgerung
Aus den gewonnenen experimentellen Ergebnissen lässt sich ableiten, dass die betrachteten überkritischen
Fluide eine vielversprechende Alternative zu chemischen Methoden zur Entfernung organischer
Substanzen aus tierischem Knochenmaterial darstellen. Es wurde experimentell nachgewiesen,
dass die Behandlung mit nahekritischem Wasser zu einer vollständigen Extraktion der
organischen Knochenmatrix führt. Dies ist eine wesentliche Voraussetzung zum Einsatz des tierischen
Knochens als Knochenersatzstoff in der Humanmedizin. Weiterhin sollen in vitro Versuche
zur Zellbesiedlung des behandelten Materials durchgeführt werden, um die Eignung zu Implantationszwecken
zu bestätigen.
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Lebenslauf
Name: Daniela Doncheva
Adresse: Institut für Thermische Verfahrenstechnik
Technische Universität Hamburg-Harburg
Eißendorfer Straße 38
21073 Hamburg
E-Mail: daniela.doncheva@tu-harburg.de
Ausbildung:
11/2003 -11/2004 Master- Studium im deutschen Studiengang Verfahrenstechnik
an der Universität für chemische Technologie und Metallurgie
Sofia, Bulgarien
Anfertigung und Präsentation der Masterarbeit am Institut für
Thermische Verfahrenstechnik an der Technischen Universität
Hamburg - Harburg (03/2004-09-2004)
09/1999 - 09/2003 Bachelor- Studium im deutschen Studiengang Verfahrenstechnik
an der Universität für chemische Technologie und
Metallurgie Sofia, Bulgarien
Praktikum am Institut für Thermodynamik an der Universität
Hannover (07/2002-08/2002)
Anfertigung und Präsentation der Bachelorarbeit am Institut
für Thermodynamik an der Universität Hannover (06/2003-
08/2003)
06/1998 Abitur am Fremdsprachengymnasium in Kardzhali, Bulgarien
Berufliche Tätigkeiten:
Seit 06/2005 Wissenschaftliche Mitarbeiterin am Institut für Thermische
Verfahrenstechnik an der Technischen Universität Hamburg
Harburg unter der Leitung von Prof. Dr.-Ing. Gerd Brunner
Nebentätigkeiten:
Projekt: “Untersuchung der vollständigen Extraktion organischer
Stoffe aus Knochenmaterial mit Wasser und überkritischen
Fluiden“
Seit 06/2005 Betreuung des Praktikumsversuchs „Diskontinuierliche Rektifikation“
Seit 03/2006 Betreuung des Projektierungskurses „Plant for biological
treatment of industrial waste water“
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Einfluss von Wachstumsfaktoren auf die Proliferation und
Redifferenzierung von humanen Chondrozyten (P)
Vivien Lutz, Hochschule für angewandte Wissenschaften Hamburg, Kirchstr. 65, 21033 Hamburg,
seit 2005 Technische Universität Hamburg-Harburg, 040 42878-3950, vivien.lutz@nithh.de
Zielsetzung
Bei der zellbasierten Behandlung von Gelenkknorpeldefekten ist die Proliferation einer kleinen
Menge von Chondrozyten aus einer Biopsie ein wichtiger Bestandteil des Gesamtprozesses. Die
Anheftung von proliferierenden Chondrozyten an künstliche Oberflächen sowie die Passagierung
unter Zuhilfenahme proteolytischer Enzyme führt zu einer Produktion von Kollagen Typ I, das sich
negativ auf das sich später bildende Knorpelgewebe auswirken kann. Deshalb ist die Entwicklung
einer schonenden Methode zur Vermehrung der Chondrozyten, verbunden mit der Möglichkeit zur
Reexpression des knorpeltypischen Typ II Kollagens, ein Hauptziel im Tissue Engineering von humanem
Gelenkknorpel. Das Ziel dieser Arbeit war ein Vergleich des Redifferenzierungsvermögens
der Chondrozaten nach einer schonenden Vermehrung auf Microcarriern mit der herkömmlichen
Vermehrung in der Monolayerkultur. Während bei der herkömmlichen Passagierung proteolytische
Enzyme verwendet werden müssen, kann eine Vergrößerung der Wachstumsfläche bei Microcarrier-kulturen
durch Zugabe frischer Microcarrier durchgeführt werden. Des Weiteren wurde der Einfluss
verschiedener Wachstumsfaktoren, insbesondere des BMP-7, bei der Vermehrung und Redifferenzierung
untersucht.
Material und Methoden
Frisch isolierte humane Chondrozyten wurden auf Microcarriern Cytodex 3 oder in Zellkulturflaschen
unter Zusatz von Humanserum kultiviert. Während der Proliferation in der Monolayerkultur
kamen FGF-2, TGFß, sowie BMP-7 zum Einsatz. Nach einer Woche wurden die Chondrozyten der
Monolayerkultur mithilfe von Immfluoreszenz gegen Kollagen Typ I und II gefärbt. Für die Proliferation
auf Microcarriern wurde dem Medium FGF-2 hinzugefügt. Zur Bestimmung des Redifferenzierungsvermögens
wurden die nach beiden Verfahren vermehrten Chondrozyten in Alginatgel resuspendiert
und bei reduziertem Sauerstoffgehalt (10%) kultiviert, um eine Matrixbildung zu ermöglichen.
Zur Stimulation der Matrixsynthese wurden IGF-I, TGFβ, BMP-7 sowie Kombina-tionen
eingesetzt. Mithilfe der Immunfluoreszenz wurden die redifferenzierten Chondrozyten auf die prozentualen
Anteile von Kollagen II und Kollagen I bildenden Zellen untersucht. Hierfür wurde eine
computergestütze Bildauswertungsmethode etabliert. Die Matrixsynthese wurde mithilfe des Verhältnisses
des Glykosaminoglykan- zum DNA-Gehalt der Proben bewertet.
Ergebnisse
Nach der einwöchigen Proliferation in der Monolayerkultur bildeten die Chondrozyten fast kein Kollagen
II unter dem Einfluss der verschiedenen getesteten Wachstumsfaktoren. FGF-2 reduzierte
die Expression von Kollagen I im Vergleich zu allen anderen Bedingungen und stimulierte am effektivsten
die Proliferation.
Auch nach der Kultivierung in Alginatgel wiesen die in der Monolayerkultur proliferierten Chondrozyten
(P1) viel Kollagen Typ I auf. Die Bildung von Kollagen II wie auch die GAG-Bildung wurde
leicht durch IGF-I und TGF-ß stimuliert. Die Bildung von Kollagen Typ I wurde in der Alginatkultur
unter Einfluss einer niedrigen BMP-7 Konzentration erhöht, jedoch bei einer höheren Konzentration
BMP-7 in Kombination mit IGF erniedrigt. Die Bildung des Typ II-Kollagens hingegen wurde von
einer hohen BMP-7-Konzentration (100 ng/ml) stimuliert und durch die Kombination mit IGF-I weiter
erhöht.
Auf Microcarriern vermehrte Chondrozyten (P1*) hingegen wiesen generell einen geringeren Anteil
Kollagen I bildender Zellen auf. Die Bildung von Kollagen Typ II wurde durch die Zugabe von IGF-I
und BMP-7 deutlich erhöht, auch die GAG/DNA-Verhältnisse wiesen hier die höchsten Werte auf.
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Schlussfolgerung
Es konnte gezeigt werden, dass die Kultivierung primärer humaner Chondrozyten auf Microcarriern
eine Vermehrung um den Faktor 300 ohne Verwendung proteolytischer Enzyme erlaubt. Auf
Microcarriern proliferierte Chondrozyten wiesen ein höheres Redifferenzierungspotential auf und
sind somit in der Monolayerkultur vermehrten Chondrozyten qualitativ überlegen. Ein Einsatz von
Microcarrierkulturen sowie eine Redifferenzierung unter Einsatz von BMP-7 in Kombination mit
IGF-I könnten somit zu einer Verbesserung zellbasierter Verfahren zur Behandlung von Knorpeldefekten
beitragen.
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Lebenslauf
Persönliche Daten
Name Vivien Lutz
Adresse Kasernenstr. 12, App. 5.06
21073 Hamburg
vivien.lutz@nithh.de
Geburtsdaten 06. November 1980 in Hamburg
Ausbildung
Seit 2005 MSc Biotechnology an der Technischen Universität
Hamburg-Harburg TUHH
MBA in Technology Management am
Northern Institute of Technology NIT, Hamburg
2001-2005 Studium der Biotechnologie, Hochschule für angewandte
Wissenschaften HAW Hamburg
Examina
August 2005 Diplomprüfung Biotechnologie, HAW Hamburg
November 2002 Diplom-Vorprüfung, HAW Hamburg
Juni 2000 Abitur, Niedersachsen
Berufserfahrungen
2004 Studentische Hilfskraft, Labor für Bioverfahrenstechnik,
HAW: Testen verschiedener Bioreaktoren, SOPs
2004-2005 Praxissemester, Bioprozess- / Bioverfahrenstechnik,
TUHH: Testen eines Festbettreaktor-Prototyps
in Kooperation mit : Zellwerk GmbH
2005 Diplomarbeit, Bioprozess- / Bioverfahrenstechnik /Zellkultur,
TUHH: „Einfluss von Wachstumsfaktoren auf die Proliferation
und Redifferenzierung von humanen Chondrozyten“
Stipendium Stipendium des Northern Institute of Technology aus Mitteln
industrieller Sponsoren für integriertes Parallelstudium „Global
Technology Management“
Publikationen Redifferentiation capacity of human articular
chondrocytes (HAC) expanded on microcarriers, 2006
Long-term high-density culture of mammalian cells in a
rotating bed reactor for production of biopharmaceuticals,
2005
Soziales Engagement / Fachschaftsrat, HAW:
Freizeitaktivitäten Öffentlichkeitsarbeit, Konfliktmanagement
Fachbereichsrat, HAW
Tutor für Studienanfänger, Student tutor
Sport, Fachbücher Biotechnologie, Politik, Psychologie
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Entwicklung einer neuen substratunabhängigen
Fütterungsstrategie für die Hochzelldichtekultivierung
von Mikroorganismen (P)
Hendrich Quitmann, Institut für Bioprozess- und Bioverfahrenstechnik,
Technische Universität Hamburg-Harburg, hendrich.quitmann@tu-harburg.de; Tel. 040-42878-2511
Abstract muss wegen Patentanmeldung nachgereicht werden
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Lebenslauf
Name Hendrich Quitmann
Adresse Institut für Bioprozess- und Bioverfahrenstechnik
Technische Universität Hamburg-Harburg
Denickestraße 15
21075 Hamburg
E-Mail hendrich.quitmann@tu-harburg.de
Ausbildung und Zivildienst
April 2004 – heute Studium International Master Biotechnology an der TU Hamburg-Harburg
Voraussichtlicher Abschluss Ende April 2006
Okt. 1999 – März 2004 Studium der Allgemeinen Ingenieurwissenschaften an der TU
Hamburg Harburg mit der Vertiefungsrichtung Allg. Verfahrenstechnik
Abschluss: Bachelor of Science mit der Note „gut“
Juli 1998 – Juli 1999 Zivildienst in der Ev. Kirchengemeinde Jesteburg
Juni 1998 Abitur
Studienbegleitende Tätigkeiten
Mai 2000 – April 2004 Mitglied des Allgemeinen Studierendenausschusses
unter anderem Vorsitzender (Okt. 2001 – Apr. 2004)
August 2001 – August 2003 Student Tutor for Intercultural Activities
am Northern Institute of Technology (NIT), Hamburg
Seit Oktober 2001 Mitarbeit in Gremien der Hochschulselbstverwaltung
September 2003 – Juli 2004 Studentische Hilfskraft im Arbeitsbereich Bioprozess-
und Bioverfahrenstechnik an der TU Hamburg-Harburg
Praktika
August – November 2004 Assistent des Engineering Manager bei Evotec OAI
in Abingdon/Großbritannien
- Sicherheitsanalyse einer Pilotanlage (HAZOP-Study)
- Untersuchung der Kühlsystemwartungen
- Überprüfung der Alarmmeldungen einer Pilotanlage
August – September 1999 Grundlagenpraktikum der Verfahrenstechnik (8 Wochen)
und August 2000 bei Firma Aug. Prien in Hamburg
Auszeichnung
Juli 2004 Auszeichnung mit dem Karl H. Ditze Preis 2003 der TU Hamburg-Harburg
für die Studienleistungen und ein herausragendes
Engagement für die Universität und ihre Studierenden
Interessen
Ehrenamt Freiwillige Feuerwehr Harburg
Hobbys Laufen und Musik
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Anpassung der Elastizität von Implantatoberflächen an
Knochengewebe (P)
Olaf Rehme, Claus Emmelmann, Technische Universität Hamburg-Harburg (TUHH),
Institute of Laser and System Technologies (iLAS), Denickestr. 17, 21073 Hamburg
Tel. (040) / 428 78 – 4323, o.rehme@tuhh.de, www.tuhh.de/iLAS
Ziel
Implantate, wie z.B. Hüftendoprothesen, werden heute typischerweise aus Titanlegierungen hergestellt,
da dieser Werkstoff im Vergleich eine bessere Dauerfestigkeit aufweist und der Elastizität von
Knochengewebe näher kommt, als andere biokompatible metallische Werkstoffe. Dennoch liegt der
Elastizitätsmodul von Titanlegierungen um das ca. 4 bis 8-fache höher als der von Knochengewebe.
Dieses kann zu sog. „stress shielding“ führen, einem Effekt, der bewirkt, dass eine Krafteinleitung
in einen Knochen bevorzugt über das metallische Implantat erfolgt. Die Folge können atrophische
Erscheinungen sein, d.h. es tritt z.B. ein Gewebsschwund auf. Um diesem Effekt entgegen zu
wirken, besteht die Möglichkeit durch konstruktive Anpassung der oberflächennahen Schicht eines
Implantats in Form eines feinen offenzellulären Netzwerks den Elastizitätsmodul zu beeinflussen.
Dadurch wird die Elastizität des Implantats der des Knochens weiter angenähert und das „stress
shielding“ verringert. Die Herstellung solcher offenzellulären Strukturen erfolgt mit dem sog. Lasergenerieren,
einem schichtweisen, generativen Fertigungsverfahren, dessen Stärke insbesondere
die Herstellung komplexer Geometrien ist.
Methoden
Das Prinzip des Lasergenerierens basiert darauf, dass ein pulverförmiger Grundwerkstoff auf eine
Bauplattform in sehr dünnen Schichten aufgetragen und mit einem Laserstrahl durch thermische
Einwirkung zum Verschmelzen gebracht wird. Die Pulverkörner haben dabei eine statistisch verteilte
Korngröße von 10 bis 50 µm. Die Dicke einer Schicht beträgt daher minimal etwa 20 bis 50 µm.
Der Laserstrahl generiert in jeder Schicht die Konturen des Werkstücks durch Verschmelzen der
Pulverkörner, bevor die Bauplatte nach unten verfahren und eine neue Schicht Pulver aufgetragen
wird. Hierzu wird durch eine Einrichtung zur Pulververteilung z.B. mit einem Wischer oder einer
Walze die neue Pulverschicht an die vorangehende Schicht gedrückt. Der Laserstrahl wird durch
eine sogenannte Scanner-Spiegeloptik (drehbar gelagerte Spiegel) an die jeweilige Wirkstelle umgelenkt,
an der Pulverkörner geschmolzen werden sollen. Mit diesem Verfahren wurden aus Edelstahl-Pulver
(316L) lasergenerierte Raumgitterkörper exemplarisch als offenzelluläre Strukturen
hergestellt, die anschließend auf ihr elastisches Verformungsverhalten in Abhängigkeit ihrer Dichte
und ihrer Struktur hin geprüft wurden.
Ergebnisse
Die Untersuchungen ergaben, dass zunächst insbesondere die Dichte einen wesentlichen Einfluss
auf das elastische Verformungsverhalten hat und sich ein Materialgesetz mit der relativen Dichte
einer offenzellulären Struktur in Form einer Potenzfunktion aufstellen lässt. Vorherige Untersuchungen
ergaben bereits, dass massive lasergenerierte Bauteile trotz ihres schichtweisen Aufbaus
einen isotropen Elastizitätsmodul aufweisen. Aufgrund der strukturbedingten Richtungsabhängigkeit
der Steifigkeit von Raumgittern ist jedoch deren elastisches Verhalten anisotrop, was durch
entsprechende Strukturfaktoren im Materialgesetz berücksichtigt werden muss.
Schlussfolgerung
Das Lasergenerieren ist Fertigungsverfahren, dass insbesondere in der Herstellung von Bauteilen
mit komplexen Geometrien bei kleinen Stückzahlen seine Stärken unter Beweis stellen kann. In der
Anwendung zur Herstellung von offenzellulären Strukturen für Implantatoberflächen können diese
Stärken besonders nutzbar gemacht werden. Daher sind im nächsten Schritt Erkenntnisse über die
Dauerfestigkeit dieser Strukturen zu erarbeiten.
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Lebenslauf
Name Olaf Rehme
Adresse Technische Universität Hamburg-Harburg
Institute of Laser and System Technologies
Denickestr. 17
21073 Hamburg
E-Mail o.rehme@tuhh.de
Geburtsdatum 23.05.1971
Geburtsort Hamburg
Berufstätigkeit
01/2003 – heute Wissenschaftlicher Mitarbeiter, Institute of Laser and
System Technologies, TUHH
Doktorand, angestrebter Abschluss: Dr.-Ing.
11/2000 – 12/2002 Vorstand für Projektabwicklung, Ventas AG, Hamburg
(hervorgegangen aus der SDM GmbH)
02/1999 – 10/2000 Projektleitung, SDM GmbH, Hamburg
01/1993 – 01/1999 Anwendungsentwicklung, SDM GmbH, Hamburg
Ausbildung
10/1992 – 01/1999 Studium Maschinenbau / Fertigungstechnik, TUHH
Abschluss mit dem Grad Diplom-Ingenieur
08/1977 – 06/1990 Schulische Ausbildung, Abschluss Abitur
Wehrdienstzeit
07/1990 – 06/1991 Bundeswehr in Stade
Außerberufliche Tätigkeit
01/2001 – 12/2002 Mitglied der Wirtschaftsjunioren der HK Hamburg
Weiteres
07/1991 – 07/1992 Arbeits- und Bildungsaufenthalt in Kanada und USA
Sprachen Englisch (fließend in Wort und Schrift)
Französisch, Grundkenntnisse
Russisch, Grundkenntnisse
Chinesisch, Grundkenntnisse
kleines Latinum
Wissenschaftliches Interesse
– Entwicklung des Laser Freeform Manufacturing
– Entwicklung von „cellular materials“ mit diesem Verfahren für Anwendungen insbesondere
in der Medizintechnik sowie in der Luft-, Raumfahrt- und Fahrzeugtechnik
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Entwicklung einer Methodik zur Ermittlung des metallischen
Verschleißes von explantierten Großkopf-Hüftprothesen (P)
Autor: Studierender/Nachwuchswissenschaftler Malte Strampe
Betreuer: MPhil. N. Bishop; Prof. Dr. M. M.Morlock
Technische Universität Hamburg-Harburg; Institut für Biomechanik
Denickestraße 15, 21073 Hamburg; Tel.: 040 / 42878-3253; macsek@tu-harburg.de
Ziel
Seit der Implantation der ersten Hüftendoprothese Ende des 19. Jahrhunderts unterlagen sowohl
die Formen als auch die verwendeten Materialien der Prothesen einem ständigen Wandel. Der
heutige Standard bei der Hüftprothetik besteht aus einem im Femur eingebrachten metallischen
Hüftgelenkskopf, der in einer Hüftpfanne aus Polyethylen gleitet. Ein neues Konzept, das „Resurfacing“
des Femurkopfes mittels einer Großkopfprothese, soll einen Einsatz von Totalendoprothesen
bei jungen Patienten und die langjährige Anlagerung von PE-Abrieb im Körper verhindern. Der
hierbei auftretende volumetrische Verschleiß besitzt auf Grund der verwendeten Metall-Metall-
Gleitpaarung ein äußerst geringes Ausmaß. Diesen zu ermitteln ist die Aufgabe, die sich hier stellt.
Methoden
Um Aufschluss über das Ausmaß des Abriebs unter in vivo-Bedingungen zu erhalten, werden die
Oberflächen explantierter Prothesenköpfe vermessen und untersucht. Ihre unterschiedlichen Implantationsdauern
ermöglichen Aussagen über das Abriebverhalten in Abhängigkeit der Zeit. Die
Ermittlung des volumetrischen Verschleißes erfolgt über einen Vergleich der Formen der explantierten
Prothese mit der der ursprünglichen. Die genaue Geometrie, die vor Implantation bestand,
ist nicht bekannt. Daher muss sie aus der jetzigen approximiert werden. Die Koordinaten der Abriebbereiche
fließen in diese Berechnung mit ein und verfälschen die angenäherte Form. Ein weiteres
Problem liegt in einer durch die Implantation hervorgerufenen Verformung der Geometrie. Auch
diese Bereiche werden fälschlicherweise in die Abriebermittlung miteinbezogen. Damit erschwert
sich die Bestimmung des Abriebs eines explantierten Prothesenkopfes noch weiter.
Ergebnisse
Das geringe Volumen der Metallpartikel erfordert die exakte Berechnung der Ursprungsform der
Prothese. Unter der Voraussetzung, dass eine sphärische Kopfform vorliegt, kann die Annäherung
über eine Kugel erfolgen. Dabei werden die Distanzen zwischen der approximierten und der tatsächlichen
Geometrie minimiert. Die Abriebbereiche weisen jedoch eine geringere Distanz auf.
Werden diese in den Minimierungsprozess miteinbezogen, ergibt sich für die Ursprungsform eine
geringere, als tatsächlich vorlag. Somit wird ein zu großes Volumen für den Verschleiß berechnet.
Damit liegt der Gedanke nahe, die Koordinaten des Abriebs und eventuelle durch die Vermessung
der Prothese hervorgerufene Sprungstellen bei der Berechnung unberücksichtigt zu lassen. Dies
erfolgt einerseits dadurch, dass explizit Distanzen aus der Minimierung entfernt werden. Andererseits
werden für die Berechnung der Ursprungsgeometrie nur Daten verwendet, die nicht vom Abrieb
betroffen sind. Liegt allerdings ein verformter Kopf vor, so muss auch die Gestalt der Vergleichsgeometrie
geändert werden. Es wird eine Finite Elemente Analyse verwendet, um diese
deformierte Prothesenform zu ermitteln.
Schlussfolgerungen
Die Methoden zur Berechnung des Verschleißes liefern mit Limitationen verwertbare Ergebnisse.
Liegt eine sphärische Prothesenform vor, kann der Abrieb ermittelt werden, solange die Abriebbereiche
nicht einen Großteil der Oberfläche einnehmen. Es ist denkbar, dass diese Methodik auch
auf andere Prothesen übertragbar sein wird.
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Lebenslauf
PERSÖNLICHE DATEN
Vor- / Nachname Malte Strampe
Anschrift Grünhofer Straße 15
D-21502 Geesthacht
E-Mail m.strampe@freenet.de
AUSBILDUNG
Derzeit Hauptstudiengang Mediziningenieurwesen
voraussichtlicher Abschluss Mai 2006
Sommersemester 2004 Abschluss des AIW-Studienganges mit dem Zwischendiplom (Bachelor)
Wintersemester 2001/2002 Vordiplom
Wintersemester 1998/1999 Beginn des Studiums der Allgemeinen Ingenieurwissenschaften
(AIW) mit der Vertiefungsrichtung Mediziningenieurwesen an der
TUHH
09.1997 - 06.1998 Wehrdienst; Einsatz als Halbkettenfahrzeugführer
1997 Erlangung der Hochschulreife
AUSBILDUNGSBEGLEITENDE TÄTIGKEITEN
03.2005 - 08.2005 Fachpraktikum bei der Firma EADS Space Transportation, Friedrichshafen
Tätigkeiten: Mitarbeit bei der Gestaltung von Projektmaterialien für
das Forschungslabor Columbus auf der ISS, Konzipierung
und Durchführung von Sicherheitstests, Dokumentation
05.2004 - 07.2004 Studienarbeit im Bereich Biomechanik an der TUHH
Thema: Experimentelle Untersuchung der Auswirkungen von En
doleaks II, körperlicher Beanspruchung und intralumina
lem Thrombus auf die Funktion einer Endoprothese nach
interventioneller Ausschaltung eines Aortenaneurysmas
10.2002 - 01.2003 Projektarbeit beim GKSS-Forschungszentrum Geesthacht GmbH
Thema: Optimierung der Lagerung von Wirbelschrauben während
der Prozesse beim pulvermetallurgischen Spritzgießen
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Frakturbehandlung mit dem instrumentierten Fixateur externe (P)
Robert Wendlandt, Institut für Mikrosystemtechnik, Technische Universität Hamburg-Harburg,
Eissendorfer Strasse 42, 21073 Hamburg, robert.wendlandt@tu-harburg.de, Tel. 040-42873-2334
Ziel
Externe Fixateure werden in der Behandlung von Frakturen sowie in der Korrektur von Fehlstellungen
der Extremitäten eingesetzt. Diese Behandlungen erfolgt bisher durch eine manuelle
Verstellung der Fixateure. Der Heilungsverlauf wird durch radiologische Untersuchungen
dokumentiert und analysiert.
Durch die Anwendung moderner Mikroelektronik soll ein durch Kombination von Messung,
Steuerung und optimierter wissensbasierter Software ein sich selbstständig an die Heilungssituation
anpassender und den Chirurgen bei verschieden Manövern wie Frakturrepositionen
und sukzessiven Korrekturen, auch unter komplexen Nebenbedingungen, unterstützender Fixateur
externe realisiert werden.
Methoden
Der Hexapodfixateur externe ist ein medizinischer Roboter auf der Basis der Steward-
Plattform. Er besteht aus zwei an den Knochfragmenten fixierten Ringen die durch sechs Teleskopspindeln
– Distraktoren – miteinander verbunden sind. Die Distraktoren verfügen über
integrierte Motoren sowie Kraftsensorik und digitale Signalverarbeitung. Sie sind durch einen
zentralen Steuercomputer miteinander verbunden, der die Bewegungen des Fixateurs koordiniert
und die Kraftmessungen auswertet.
Ergebnisse
Die linearen Kraftsensoren sind aus resistiven DMS-Brücken aufgebaut. Das Ausgangssignal
wird analog und digital aufbereitet und über einen seriellen Bus zur Steuereinheit weitergeleitet.
Dieser Aufbau erlaubt Kraftmessungen in einem Bereich von 1000 Newton Zug- sowie
Druckbelastung mit einer Genauigkeit von 1 Newton.
Die Länge der Distraktoren kann durch Elekromotoren verstellt werden. Der Verstellbereich
beträgt 100 bis 160 mm. Wie auch bei der Kraftsensorik erfolgt die Anbindung an die Steuereinheit
durch den seriellen Bus.
Schlussfolgerung
Radiologische Untersuchungen während der Osteosysnthese oder Osteogenese zeigen nur
die Form des Kallus, die Erkennung von Heilungsproblemen und die Bestimmung mechanischer
Kenngrößen ist von der Erfahrung des behandelnden Arztes abhängig. Dagegen erlaubt
die Behandlung mit dem instrumentierten Fixateur die direkte Bestimmung der mechanischen
Eigenschaften durch die integrierten Kraftsensoren. Die exakte Bestimmung der für die Behandlung
wichtigen Parameter erlaubt eine frühzeitige Erkennung von Heilungsproblemen und
damit bessere Behandlung der Patienten.
Das Forschungsprojekt „Automatischer externer Fixateur für die optimierte klinische, autarke
ambulante oder telemedizinisch gesteuerte Fraktur- und Fehlstellungsbehandlung auf der Basis
einer parallelen Roboterkinematik (Intelligenter Fixateur externe)“ wird als ein Gewinner des
Innovationswettbewerbs zur Förderung der Medizintechnik 2003 durch das Bundesministeriums
für Bildung und Forschung unterstützt und erfolgt als Kooperation zwischen der Technischen
Universität Hamburg-Harburg und dem Berufsgenossenschaftlichem Unfallkrankenhaus
Hamburg.
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Lebenslauf
Name Robert Wendlandt
Kontakt Institut für Mirosystemtechnik
Technische Universität Hamburg-Harburg
Eissendorfer Strasse 42
21073 Hamburg
robert.wendlandt@tu-harburg.de
www.tuhh.de/mst
Ausbildung und Praktika
1999 – 2004 Studium mit Abschluss Dipl.-Ing. Elektrotechnik, TUHH
Vertiefungen: Mikroelektronik
Halbleiter-Physik
2003 Praktikum bei Philips, Eindhoven, Niederlande:
Entwicklung von Videocapture-Hardware für CMOS-Kameras
Berufserfahrung
Seit 2004 Wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Mikrosystemtechnik,
TUHH
Projekt: Intelligenter Fixateur externe
Wissenschaftliches Interesse
Experimentelle Unfallchirurgie
Optimierung externer Fixationssysteme, insbesondere für Distraktionsosteogenese, Modellierung
mechanische Parameter der Kallusheilung
Telemedizinische Systeme
Internet-basierte Übertragung von medizinischen Daten über kabellose/-gebundene Systeme,
kabellose Datenübertragung mit 2,4 GHz ISM-Band Funktechnologien
Embedded Systems
Design leistungsfähiger, energieoptimierter Systeme für die Medizintechnik, Betriebssicherheit
und Fehlertoleranz
Ausgewählte Veröffentlichungen
[1] Wendlandt R, Seide K, Weinrich N, Gerlach U-J, Jürgens C, Müller J (2005): Bluetooth enabled
system for in vivo monitoring and logging of biomechanical loads in external fixators. IFMBE Proc.
11(1):1726-1 - 1726-6
[2] Wendlandt R, Seide K, Weinrich N, Wackenhut F, Jürgens C, Müller J (2005): Autonomous load
measurements in the intelligent hexapod external fixator. Biomedizinische Technik 50(1):584-585
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Präsentation der HAW
Health@Home: Telematikgestütztes Verfahren zur Optimierung
der Medikamentencompliance (V)
Susanne Höfer, Hochschule für Angewandte Wissenschaften Hamburg,
Lohbrügger Kirchstrasse 65, 21033 Hamburg, susannehoefer@web.de
Ziel
Es ist nachweisbar, dass ältere und/oder chronisch kranke Menschen oftmals ihre Medikamente
nicht zum richtigen Zeitpunkt, regelmäßig und in der vollständigen Dosis einnehmen, dadurch kann
häufig der erfolgreiche Therapieverlauf nicht gewährleistet werden. Bei dem Projekt Health@Home
werden die Patienten mit einem telematikgestützten Verfahren in ihrer täglichen Tabletteneinnahme
unterstützt. Ziel des Projektes ist es, eine Verbesserung der Medikamentencompliance zu erreichen
und damit eine Verbesserung der häuslichen, medikamentösen Versorgung sowie eine Steigerung
der Akzeptanz gegenüber neuen Technologien.
Methode
Die teilnehmenden Patienten wurden durch niedergelassene Ärzte ausgewählt und durch eine Apotheke
oder Ambulanz betreut. In diesem Pilotprojekt bekommen die Patienten eine telematikgestützte
Tablettenbox für 2 Monate mit nach Hause. Entnimmt der Patient seine Tabletten, wird
eine Nachricht auf GPRS-Ebene verschlüsselt an das Backbone des Gesundheitsnetzes der Firma
Mediarch GmbH gesendet (siehe Abbildung 1). Die Apotheke bzw. Ambulanz betreut die Probanden
während des Projektes, d.h. Einweisung in den Projektablauf und tägliches Monitoring der Tablettenentnahmen
anhand einer Webapplikation.
Abbildung 1: Übertragungsweg der Daten von der Medikamentenbox
Ergebnisse
Während des Projektes wurde eine Steigerung der Medikamentencompliance durch den Einsatz
einer telematikgestützten Tablettenbox erkennbar. Wurde von den Patienten vorher 3-5 mal die
Tabletteneinnahme pro Woche vergessen, so hat sich dies jetzt auf 1-2 mal pro Woche bzw. nie
reduziert. Ein Grund könnte die akustische Erinnerung an die Tabletteneinnahme sein und/oder
auch die telefonische Erinnerung durch den Apotheker.
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Lebenslauf
Name Susanne Höfer
Adresse HAW Hamburg
Lohbrügger Kirchstrasse 65
21033 Hamburg
E-Mail susannehoefer@web.de
Hochschulausbildung seit 09/01: Studium der Medizintechnik an der
Hochschule für Angewandte Wissenschaften Hamburg,
Fachbereich Naturwissenschaftliche Technik
Schwerpunkt: Biomechanik
Angestrebter Abschluss: Dipl.-Ing.
Beruflicher Werdegang 07/2002 – heute Arzthelferin in Teilzeit in der Augenarztpraxis
von Dr. med. Begall in Hamburg
08/2000 – 12/2001 1. Kraft in der Augenarztpraxis von Dr.
med. Schwarzenburg in Hamburg
10/1998 – 07/2000 Ausbildung zur Arzthelferin in der Augenarztpraxis
von Dr. med. Schwarzenburg in Hamburg
Schulischer Werdegang 08/1995 – 07/1998 Abitur an der Beruflichen Schule des Landkreises
Waren Schwerpunkt „Wirtschaft“
Abschluss: Allgemeine Hochschulreife
Veröffentlichung Carmen Gransee (Hg.), Hochschulinnovation: Gender-
Initiativen in der Technik, 2005, Lit-Verlag, Münster
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Bildqualität von Ultraschallsystemen (V)
Christian Hamann, Birte Blichenberg, Medizintechnik, Fakultät Life Sciences,
Hochschule für Angewandte Wissenschaften Hamburg (HAW),
Lohbrügger Kirchstraße 65, 21033 Hamburg
Ziel
In den vergangenen Jahren hat sich die Ultraschalldiagnostik rasant weiterentwickelt. Die im
Einsatz befindlichen Ultraschallsysteme unterscheiden sich daher in der Qualität ihrer Bilder und in
ihrem Auflösevermögen enorm. Momentan sind keine Konstanzprüfungen an Ultraschallsystemen
vorgeschrieben, so dass es keine Kontrolle über Qualität und diagnostischen Nutzen der Bilder
gibt.
An diesem Punkt setzt unser Studienfachprojekt an, welches wir mit einem speziellen Messphantom
durchgeführt haben, das besonders zur Bewertung des Signal-zu- Rausch-Verhältnis im Ultraschallbild
konstruiert wurde (Fa. TCC). Wir haben Messungen an Ultraschallsystemen in Krankenhäusern
und Arztpraxen des Hamburger Stadtgebiets vorgenommen, um zu prüfen, ob mit diesem
Phantom die Bildqualität objektiv und reproduzierbar zu beurteilen ist.
Methoden
Unsere Messungen führten wir mit einem Messphantom durch, in welches artifizielle, echofreie
Zysten verschiedener Größen und in unterschiedlichen Tiefen eingebettet sind. Die Auswertung
und Darstellung erfolgt durch eine von TCC entwickelte Software, die Bewertung der Ergebnisse
erfolgt dabei über das Signal-zu-Rausch-Verhältnis (SNR) der Bilder. Das SNR ist ein Maß dafür,
wie gut echofreie Objekte im menschlichen Körper mit dem getesteten Ultraschallsystem dargestellt
werden können und ab wann sie durch Rauschen überlagert werden und so für den Betrachter
nicht mehr sichtbar sind.
Ergebnisse
Im Verlauf unseres Projekts haben wir etwa 30 Ultraschallsysteme teilweise mehrfach getestet und
so einen Überblick über Leistungsfähigkeit und Konstanz des Phantoms gewonnen. Aus den Ergebnissen
unserer Messungen lässt sich schließen, dass es mit dem Phantom der TCC tatsächlich
möglich ist, eine objektive und reproduzierbare Beurteilung der Bildqualität durchzuführen, welche
sich auch mit den subjektiven Eindrücken größtenteils zur Deckung bringen lässt.
Schlussfolgerung
Unser Ziel, das Messsystem auf die Fähigkeit der objektiven und reproduzierbaren Beurteilung von
Ultraschallsystemen zu prüfen, haben wir innerhalb dieses Projektes erreicht. Wir sind uns aber
auch bewusst, dass die Aussagen bei der von uns gemessenen Anzahl an Ultraschallsystemen
noch nicht repräsentativ für die durchschnittliche Bildqualität aller im Hamburger Großbereich
eingesetzten Ultraschallsysteme ist. Für die Beurteilung der Gesamtsituation müssten weitere
Messungen erfolgen.
Wir sind dennoch der Meinung, mit diesen Ergebnissen einen Beitrag zur Entwicklung einer
umfassenden Norm zur objektiven Beurteilung der Bildqualität von Ultraschallsystemen geleistet zu
haben.
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Lebenslauf
Name Christian Hamann
Adresse Hochschule für Angewandte Wissenschaften
Fakultät Life Sciences
Lohbrügger Kirchstraße 65
21033 Hamburg
E-Mail hamann@sonoprojekt.de
Ausbildung und Zivildienst
2003 - heute Studium der Medizintechnik an der Hochschule für
Angewandte Wissenschaften in Hamburg - Bergedorf
Vordiplom: Februar 2005
2002 - 2003 Wehrersatzdienst im Jugendhilfezentrum „Margaretenhort“
in Hamburg - Harburg
2001 - 2002 Fachoberschule für Energietechnik G10
Abschluss: Fachhochschulreife
1997 - 2001 Ausbildung zum Energieelektroniker der Fachrichtung
Betriebstechnik bei der Beiersdorf AG Hamburg
Juli 1997 Mittlere Reife
Studienbegleitende Tätigkeiten
Februar 2006 Freies Praktikum in der Entwicklungsabteilung für Röntgensysteme
der Philips Medical Systems DMC Hamburg, General
X- Ray
Januar 2005 – heute Studentische Hilfskraft im Technischen Service Zentrum
der Klinik Medizintechnik Eppendorf im
Universitätsklinikum Eppendorf
Juli 2004 – September 2004 Assistent der Bauleitung im Technischen Büro der
Mittal Steel GmbH, Bereich Projektplanung
30

Lebenslauf
Name Birte Blichenberg
Adresse Hochschule für Angewandte Wissenschaften
Fakultät Life Sciences
Lohbrügger Kirchstraße 65
21033 Hamburg
E-Mail blichenberg@sonoprojekt.de
Ausbildung
2004 - heute Studium der Medizintechnik an der Hochschule für
Angewandte Wissenschaften in Hamburg - Bergedorf
Vordiplom: September 2004
2003 - 2004 Studium der Biotechnologie an der Hochschule für
Angewandte Wissenschaften in Hamburg – Bergedorf
Juli 2002 Allgemeine Hochschulreife
Gymnasium St. Georg in Horn, Hamburg
Studienbegleitende Tätigkeiten
Februar 2006 - heute Praxissemester
Philips Medical Systems, Best in den Niederlanden
Entwicklung für Magnetresonanztomographie (MRT)
Coil Electronics
Juli 2005 – Februar 2006 Freies Praktikum und Studentische Hilfskraft
Philips Medical Systems DMC GmbH, Hamburg
Entwicklung für Röntgensysteme
General X- Ray
März 2005 – Februar 2006 Studentische Hilfskraft
Hochschule für Angewandte Wissenschaften Hamburg
Tutor im Labor für Experimentalphysik
Februar 2005 – März 2005 Freies Praktikum
Katholisches Marienkrankenhaus Hamburg
Institut für Radiologie und Medizintechnische Abteilung
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Entwicklung einer integrierten LED-Lichtquelle für ein
Video-Ureteroskop (V)
Thorsten Jürgens, thorsten.juergens@olympus-owi.com
HAW Hamburg, Studiendepartement Medizintechnik, Fakultät Life Sciences,
Lohbrügger Kirchstrasse 65, 21033 Hamburg
Olympus Winter & Ibe GmbH, R & D Elektronik, Kuehnstraße 61, 22045 Hamburg
Ziel
In der minimal-invasiven Chirurgie ist sowohl bei diagnostischen als auch bei therapeutischen Eingriffen
eine gute Ausleuchtung des Operationsfelds notwendig. Den heutigen Stand der Technik
stellen dabei Xenon- bzw. Halogen-Lichtquellen dar. Diese sind jedoch sowohl in der Anschaffung
als auch im Betrieb vergleichsweise teuer. Weiter wird ein Lichtleitkabel benötigt, wodurch das
Handling des Endoskops erschwert wird. Daher empfiehlt es sich sowohl aus wirtschaftlichen Gesichtpunkten,
als auch zur Steigerung der Behandlungsqualität, nach alternativen Beleuchtungsmethoden
zu suchen. Im Rahmen dieser Arbeit sollte daher in Zusammenarbeit mit der Olympus Winter
& Ibe GmbH ein praktikabler Ansatz erarbeitet werden, eine LED als Lichtquelle in ein Video-
Ureteroskop zu integrieren.
Methoden
Aufgrund der Bauform des Endoskops wurde der Ansatz verfolgt, die LED in das proximale Ende
des Endoskops zu integrieren und das emittierte Licht über einen Lichtleiter zum distalen Ende zu
befördern. Bei der Entwicklung des Konzeptes zur Unterbringung und Kühlung der LED wurde das
Ziel verfolgt, die LED-Lichtquelle möglichst ohne Modifikationen am Hauptkörper des Endoskops
integrieren zu können.
Zunächst wurden verschiedene LEDs hinsichtlich ihrer Eignung zum Einsatz in einem Endoskop
untersucht. Zusätzlich erfolgten Untersuchungen zur Ankopplung zwischen LED und Lichtleiter.
Nach Auswahl einer LED und der Ankopplungsmethode wurde eine Ansteuerelektronik mit dem
Ziel entwickelt, die Spannungsversorgung über das Anwendungsteil eines Olympus-
Videoprozessors zu ermöglichen. Auf diese Weise wird keine zusätzliche Netzleitung für die LED-
Beleuchtung benötigt.
Um in verschiedenen Bildsituationen eine gleich bleibende Ausleuchtung zu gewährleisten, war es
notwendig die LED zu dimmen, da der im Endoskop eingesetzte Bildsensor über keinen Verschlussmechanismus
(Electrical Shutter) verfügt. Studien zeigten hier, dass das Dimmen der LED
über eine Pulsweitenmodulation der LED-Versorgungsspannung erfolgen muss um eine konstante
Lichtfarbe zu gewährleisten. Zur Steuerung der Pulsweitenmodulation wurde ein PID-
Regelalgorithmus so modifiziert, dass ein vom Videoprozessor erzeugtes Feed-back Signal genutzt
werden kann.
Ergebnisse
Am Abschluss der Arbeit stand der Aufbau eines Prototyps mit der neu entwickelten Lichtquelle. Mit
diesem ließ sich in ersten Versuchen eine ausreichende Beleuchtung eines Urethra-Dummys erzielen.
Schlussfolgerungen
Die Untersuchungen im Rahmen dieser Diplomarbeit zeigten, dass sich eine LED-Lichtquelle für
Anwendungen mit kleinvolumigen Untersuchungs- bzw. Operationsfeldern zur Serienreife weiterentwickeln
lässt. Aufgrund des nicht mehr benötigten Lichtleitkabels lässt sich das Endoskop durch
den Operateur besser führen. Die Einsparung des vergleichsweise teuren Lichtleitkabels ermöglicht
es zudem, die LED fast kostenneutral in das Endoskop zu integrieren.
Da zu erwarten ist, dass die Entwicklungsgeschwindigkeit im Bereich der LED-Technologie weiter
anhält, wird diese Technologie in der Zukunft zudem noch in weitere Felder der minimal-invasiven
Chirurgie Einzug erhalten.
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Lebenslauf
Name Thorsten Jürgens, Dipl.-Ing. Medizintechnik (FH)
Anschrift Olympus Winter & Ibe GmbH
R&D Elektronik
Kuehnstraße 61
22045 Hamburg
E-Mail thorsten.juergens@olympus-owi.com
Studium
09/2000 – 08/2005 HAW Hamburg
Studium der Medizintechnik,
Vertiefungsrichtung Medizinische Gerätetechnik
Abschluss: Dipl.-Ing. (FH)
02/2003 – 06/2003 James Cook University, Townsville, Australien
Study Abroad Programme
seit 09/2005 HAW Hamburg
Aufbaustudiengang Biomedical Engineering
Angestrebter Abschluss: Master of Science
Praktika
02/2002 – 03/2002 B.Braun Medizintechnik GmbH, Melsungen
Praktikum im Bereich der Dialysetechnik
07/2003 – 08/2003 Sonartech Atlas Pty., Sydney, Australien
Entwicklung einer LVDS-Schnittstelle auf FPGA-Basis
08/2004 – 01/2005 Phillips Medizinsysteme GmbH, Hamburg
Hauptpraktikum im Bereich Maintenance Management
Tätigkeiten an der HAW Hamburg
• Tutor für die Vorlesung Technische Mechanik (WS 02/03)
• Tutor für die Vorlesung Mikroprozessortechnik (SS 04)
• Tutor für das Praktikum Mikroprozessortechnik (WS 03/04)
• Tutor für das Praktikum Systemtheorie und Signalverarbeitung (SS 04)
Mitgliedschaften:
Arbeitskreis Medizintechnik Hamburg e.V.
33

MR Spulen selbst gemacht (P)
Lina Lorenz, lina.lorenz@gmx.net
Hochschule für Angewandte Wissenschaften, Fakultät Life Sciences,
Lohbrügger Kirchstrasse 65, 22033 Hamburg, +49 40 429 750
CMR Centre for Magnetic Resonance Imaging, Level 2, Gehrmann Laboratories, Research Road,
The University of Queensland, Brisbane Qld Australia 4072, +617 336 541 00
Ziel
Die Darstellung des menschlichen Herzens mit Magnetresonanztomographen (MRT) gewinnt immer
mehr an Bedeutung. Kurze Aufnahmezeiten sind hierbei von großer Bedeutung, um die Länge
des Luft-Anhaltens für den Patienten so kurz wie möglich zu halten. Außerdem muss gewährleistet
sein, dass die Radiofrequenz (RF) ausreichend tief in den Patienten appliziert wird. Um diesen Anforderungen
gerecht zu werden, wird verstärkt an der Weiterentwicklung von Hardwarekomponenten
gearbeitet. Mit einem verbesserten Spulendesign soll die zeitliche und räumliche Auflösung der
Aufnahmen erhöht werden. Im Rahmen eines sechswöchigen Projektes wurden Prototypen von
Oberflächenspulen zur Darstellung des menschlichen Herzens hergestellt. Hierbei war es das Ziel,
Erfahrungen darin zu sammeln, welche Größe und Form der Spule (Kreis, Schmetterling etc.) sich
für die Herzdarstellung am besten eignet. Es wurde hierbei zwischen Sende- und Empfangsspulen
unterschieden. Das Projekt gehörte zu einer Studie über die Möglichkeiten und Besonderheiten der
Herzdarstellung im MRT.
Methoden
Zunächst wurde von einem einfachen LC-Reihenschwingkreis als Grundgerüst für die Spule ausgegangen.
Kupferfolienelemente wurden mit Polyesterfilmklebeband auf einer Kunststoffplatte befestigt.
Die Elemente selbst stellten die Induktivitäten dar. Die Kapazitäten wurden durch das Überlappen
von Elementen realisiert, wobei das Klebeband als Dielektrikum diente.
Dieser Aufbau wurde durch zusätzliche Kondensatoren zur verbesserten Frequenz- und Widerstandsanpassung
erweitert. Anschließend konnten erste Aufnahmen mit den Spulen gemacht werden.
Um die Spulen für die Resonanzfrequenz aktiv an- und ausschalten zu können, wurden als letzter
Schritt PIN-Dioden zur Entkopplung eingesetzt.
Ergebnisse
Mithilfe dieses einfachen Versuchsaufbaus konnten bereits qualitativ hochwertige Bilder erzeugt
werden. Mit den Spulen konnte ausreichend tief gesendet werden, ebenso waren die Empfangsspulen
für Signale aus der Herzgegend hinreichend empfindlich. In Bezug auf die Form wurde festgestellt,
dass ein kreisförmiger oder ovaler Aufbau nicht nur am einfachsten zu realisieren ist, sondern
auch gleichzeitig für eine sehr homogene RF-Verteilung sorgte. Das Schmetterlingsdesign
erwies sich hingegen als schwierig, denn es traten häufig RF `hot spots´ auf. Auch das Entkoppeln
erwies sich als fehleranfällig.
Schlussfolgerung
Der sehr einfache Aufbau eignet sich hervorragend für Forschungszwecke. Je nach Anforderung
können also geeignete Spulen in kurzer Zeit hergestellt werden.
Die gewonnen Erkenntnisse flossen maßgelblich in die Herstellung von Spulen für den Einsatz am
Menschen und am Tier ein. Somit erwies sich das Projekt als sehr förderlich für die übergreifende
Studie.
Aus folgender Quelle wurden Anregungen entnommen:
DOUGHERTY L., CONNICK T. J., MIZSEI G. Cardiac imaging at 4 Tesla Magnetic Resonance in Medicine
45:176-178 (2001)
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Lebenslauf
Lina Lorenz
Zur Person
geboren am 28.03.1980 in Brunsbüttel
Anschrift Stuvkamp 12, 22081 Hamburg
Kontakt 040 / 27 88 27 77, lorenzlina@gmx.net
Ausbildung
seit 09/2002 Studium der Medizintechnik an der Hochschule für Angewandte
Wissenschaften in Hamburg
angestrebter Abschluss: Diplom-Ingenieurin (FH) für Medizintechnik,
Schwerpunkt Medizinische Physik und Molekularbiologie
10/1999–09/2002 Ausbildung zur Krankenschwester an den Unikliniken Münster und am
Krankenhaus Itzehoe (Abschluss als examinierte Krankenschwester)
Berufserfahrung
02/2006 – 08/2006 Diplomarbeit in den Philips Forschungslaboratorien
08/2005 – 12/2005 Praxissemester am Centre for Magnetic Resonance Imaging (CMR) in
Brisbane, Australien
− Eigenständige Durchführung von Scans (2 / 4T)
− fMRI-Datenauswertung mit SPM
− Herstellung von MR-Spulen
− Herstellung eines Aufbaus zur Hautleitfähigkeitsmessung
07/2004-08/2004 Sechswöchiges Praktikum in der Medizinischen Physik der
radioonkologischen Praxisklinik Mörkenstrasse
− Untersuchung und schriftliche Ausarbeitung zu den Auswirkungen
von Totalendoprothesen im Bestrahlungsfeld (veröffentlicht in
dirctLINK, Ausgabe Januar/Februar 2005)
− eigenständige Mitarbeit bei der Bestrahlungsplanung
− Durchführung von dosimetrischen Messungen
Wissenschaftliches Interesse
Magnetresonanztomographie
Veröffentlichungen / Stipendien
vorgeschlagen für
die HBM Konferenz
2006
„Negative priming involves accessing semantic representations in the
left anterior temporal cortex”, deZubicaray G., McMahon K., Eastburn
M, Pringle A., Lorenz L.
Dez 2005 Auslandsstipendium Arbeitskreis Medizintechnik Hamburg e.V.
seit 06/2005 Stipendium der Richard-Winter-Stiftung
35

Design of a Wearable, Wireless Balance System for Patients with
Peripheral Neuropathy (P)
Thomas Weber, Fakultät Life Sciences, Studiendepartment Medizintechnik,
Hochschule für Angewandte Wissenschaften Hamburg,
Lohbrügger Kirchstrasse 65, 21033 Hamburg,
Thomas.Weber@rzbd.HAW-Hamburg.de; Tel. 040-18055674
Aim
Neurological diseases affect integrative motor function, such as the control of balance, as well as
the sensation of pain. A common form of neurological disease is peripheral neuropathy. Several
studies have shown that loss of plantar sensation, caused by peripheral neuropathy, leads to a decreased
balance regulation and a higher risk of falls. The aim of this project was to develop a bionic
system to substitute the plantar pressure receptors and provide feedback information to the patient
through vibrations generated by tactors in a cuff worn around the legs or arms. The system substitutes
lost foot sole pressure information and helps improve stability during gait and stance. The
entire system fits into the heel of a shoe with sensors distributed across the sole.
Methods
The substitution system consists of three subsystems: the sensory system, the processing system,
and the transmitting system. The current project was focused on the design of the In-Shoe sensory
system termed BluePic. Capacitive pressure sensors that were fairly linear and nearly unaffected
by temperature shifting were custom built for the application using a sandwiching technique. The
capacitive value of the pressure sensor is collected by Capacitive-to-Digital Converters. The Microcontroller
calculates the Center of Pressure and chooses the tactors to vibrate. The tactor addressing
is transmitted wireless over the Bluetooth device to the cuff. The board has an outline of 38mm
x 32mm and about 80 parts are placed on it, including a charging circuit for the battery and a connector
for the sensors. The Microcontroller is programmed in C. The software controls the capacitive
converters, the Bluetooth device, and the periphery. A LabView-based program is used to display
the collected pressure values from the sensor output as well as the pressure distribution.
Results
The BluePic device collects pressure values of seven sensors placed at the areas of the highest
pressure occurrence in the shoe sole during gait and stance. The Microcontroller calculates the
Center of Pressure and interprets it in dependence to the patient’s Center of Mass and status of
balance distribution. The system uses this information to decide which tactors to activate to provide
a feedback signal to the wearer. This tactor addressing is transmitted wirelessly to the cuff.
Conclusion
Patients may now substitute their lost plantar sensation by wearing a simple sensory system. The
system can help to maintain balance during gait and stance. The response to the system is initially
conscious but it is possible that patients may respond subconsciously after an extended period of
training.
36

Lebenslauf
Name Thomas Weber
Adresse Am Beckerkamp 14
21031 Hamburg
E-Mail Thomas.Weber@rzbd.HAW-Hamburg.de
Geboren am 19.07.1979 in Wittlich
Studium, Ausbildung und Schullaufbahn
2002- Studium der Medizintechnik an der HAW Hamburg
2001 Ausbildung zum Organisatorischer Leiter Rettungsdienst
1999 Abitur am Peter-Wust Gymnasium in Wittlich
1998 Ausbildung zum Rettungssanitäter
1990-1999 Peter-Wust Gymnasium in Wittlich
1990-1999 Peter-Zirbes Grundschule Landscheid
Arbeitserfahrung
2005-2006 Research Assitant NeuroMuscular Research C., Boston
2005 Werkstudent Firma Monogram Systems
2004- 2005 Tutor und studentische Hilfskraft an der HAW in
Humanbiologie I + II
Humanbiologie Praktikum
Physik Praktikum
Messtechnik Praktikum
Forschungsgebiet Ultraschall
2000-2002 Rettungssanitäter und Leitstellendisponent
Rettungsdienst Eifel- Mosel- Hunsrück gGmbH
1999-2000 Wehrdienst
1997-2004 Rettungsschwimmer im Vitelliusbad, Wittlich
Ehrenamt
1997- Zugführer und Rettungssanitäter im DRK
1995- Truppführer freiwillige Feuerwehr
1990- Rettungsschwimmer in der DLRG
Stipendien
2005 Karl- Heinz- Ditze Stiftung, Stipendium für Auslandspraktikum
Auszeichnungen und Preise
2005 1. Posterpreis der 2. Hamburger Studententagung zur
Medizin- und Biotechnologie in Hamburg
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Online-Beobachtung des Stoffwechsels von Mikroorganismen
im Schüttelkolben (P)
Monika Winkelhorst und Maria Widjaja, Hochschule für Angewandte Wissenschaften Hamburg,
Forschungsschwerpunkt Bioprozess- und Analysentechnik, Leitung: Prof. Dr.-Ing. Reiner Luttmann,
Lohbrügger Kirchstraße 65, 21033 Hamburg
Ziel
Gentechnisch veränderte Mikroorganismen, wie die Hefe Pichia pastoris, dienen in der Biotechnologie
zur Expression pharmakologischer Proteine.
Im Vordergrund dieser Arbeit steht die Optimierung einer Vorkulturstrategie, um die Qualität der
Mikroorganismen für die spätere Kultivierung im Bioreaktor sicher zu stellen. Bedeutende Stoffwechselumstellungen
der Organismen durch Sauerstoff- oder Substratmangel können während der
Vorkultur den nachfolgenden Produktionsprozess in Bezug auf die Produktbildung negativ beeinflussen.
Mit der Online-Beobachtung von Sauerstoff und Kohlendioxid in der Gasphase besteht die
Möglichkeit Veränderungen diesbezüglich frühzeitig zu erkennen und vorzubeugen.
Methode
Die Versuche wurden im Schüttelkolben mit Strombrecher und angeschlossener O2- und CO2-
Sensorik der Fa. Bluesens durchgeführt. Die photometrische Bestimmung der optischen Dichte
erfolgte in Einmalküvetten mit 1 cm Schichtdicke in einem Absorptionsmessbereich zwischen 0.2
und 0.7 bei 600 nm. Zur Ermittlung der Biotrockenmasse wurden 1.5 ml-Reaktionsgefäße beschriftet,
getrocknet und ausgewogen. 1 ml der zu bestimmenden Probe wurde in dem jeweiligen Reaktionsgefäß
zentrifugiert, der Überstand entnommen und das Pellet bei 80 °C für 48 h getrocknet.
Die Aufnahme des Vollgewichts und Differenzbildung mit dem Leergewicht ergab die Biotrockenmasse.
Zur Bestimmung von Glycerol stand eine HPLC, Hitachi Merck, mit Brechungsindex-
Detektor zur Verfügung.
Ergebnisse
In einem ersten Versuch konnte das exponentielle Wachstum der Zellen mit Hilfe der Abgasmessung
sehr deutlich aufgezeigt werden. Die Zunahme der Zellmasse, bestimmt durch die Optische
Dichte, verlief synchron zur Abnahme der Sauerstoffabgasmolenbruchs und der Zunahme des
Kohlenstoffdioxidmolenbruchs. Im Laufe des Experiments kam es zu einer Veränderung dahingehend,
dass die Gasmolenbrüche entgegengesetzt des zu erwartenden Trends verliefen. Dies führte
im ersten Moment zu der Annahme, dass das Substrat aufgebraucht war. Die andauernde Zunahme
der OD und die anschließende Offline-Analyse der Substratkonzentration widerlegten dies jedoch.
In einem zweiten Versuch wurde, zusätzlich zu den bereits erwähnten Messgrößen, der pH-Wert
kontrolliert. Dadurch konnte die Ursache für die Veränderung in den Abgasmolenbrüchen gefunden
werden. Der pH-Wert des Mediums sinkt während der Kultivierung kontinuierlich bis in den stark
saueren Bereich von pH = 2. Ab da wurde der verringerte Sauerstoffbedarf und Kohlenstoffdioxidausstoß
beobachtet. Generell ist zu sagen, dass durch die Messung der Gaszusammensetzung im
Schüttelkolben das Wachstum sehr gut beobachtet und ein optimaler Zeitpunkt zum Überimpfen
der Kultur in den Bioreaktor gefunden werden kann.
Schlussfolgerung
Durch die Messung der O2- und CO2-Molenbrüche mit Online Sensoren der Firma BlueSens kann
der optimale Überimpfzeitpunkt ohne weitere Offline-Analytik ermittelt werden.
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Lebenslauf
Name Monika Winkelhorst
Adresse Forschungsschwerpunkt Bioprozess- und Analysentechnik
Leitung: Prof. Dr.-Ing. Reiner Luttmann
Hochschule für Angewandte Wissenschaften Hamburg
Lohbrügger Kirchstraße 65
21033 Hamburg
E-Mail Monika_Winkelhorst@hotmail.com
Ausbildung
seit SS 2003 Biotechnologiestudium an der HAW-Hamburg,
Fachbereich Naturwissenschaftliche Technik
02/2002-01/2003 Fachoberschule Hamburg
Abschluß: Fachhochschulreife
09/1994-01/1997 Ausbildung zur Pharmazeutisch-technischen Assistentin in Münster
08/1992-07/1994 Ausbildung zur Apothekenhelferin Wadersloh
06/1994 Sekundar-Abschluß-I-Fachoberschulreife
Berufstätigkeit
08/2001-01/2002 Tätigkeit als Laborantin bei Scope International AG
12/1997-07/2001 Tätigkeit als Laborantin im Funktionsbereich klinische Pharmakologie
(experimentelle Analytik) an der Westfälische-Wilhelms Universität Münster,
Abteilung pädiatrische Hämatologie/Onkologie
02/1997-11/1997 Tätigkeit als Pharmazeutisch-technische Assistentin in der öffentlichen
Apotheke
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Lebenslauf
Name Maria Widjaja
Adresse Forschungsschwerpunkt Bioprozess- und Analysentechnik
Leitung: Prof. Dr.-Ing. Reiner Luttmann
Hochschule für Angewandte Wissenschaften Hamburg
Lohbrügger Kirchstraße 65
21033 Hamburg
E-Mail mariawidjaja@web.de
Ausbildung
Juli 1995 - Juli 1998 Mittelschule“SMP Regina Pacis“, Jakarta, Indonesien
Juli 1998 – Juli 2001 Oberschule„SMU Santa Ursula“, Jakarta, Indonesien
Vertiefung: Naturwissenschaft
Dez 2001 – Dez 2002 Studienkolleg für ausländische Studierende an der Universität
Hamburg, medizinischer Kurs (M), Abschlussnote: 2,2
Seit März. 2003 Studium an der Hochschule für Angewandte Wissenschaften in
Hamburg-Bergedorf, Studiengang Bioprocess Engineering BSc.
Praktika
Jan. – Feb. 2003 Institut für Hormone und Fortpflanzungsforschung (IHF),
Universitätsklinikum Hamburg Eppendorf
Feb – März 2004 Inmeditec Medizintechnik GmbH (Bereich Elektronik), Hamburg
Berufstätigkeit
Seit 2004 Studentische Aushilfskraft in dem Institut für Chemie und Umweltschutz,
Bereich: Organik, TÜV Nord, Hamburg
Seit 2005 studentische Aushilfskraft bei Inmeditec Medizintechnik GmbH,
Hamburg
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Präsentation des UKE
Ein neu entwickeltes Modell des menschlichen
Fettgewebes – Entstehung der Insulinresistenz und deren Therapiemöglichkeiten
im Typ II-Diabetes (V)
Janne Prawitt, Institut für Biochemie und Molekularbiologie II - Molekulare Zellbiologie,
Zentrum für Experimentelle Medizin, Universitätsklinikum Hamburg-Eppendorf,
Martinistrasse 52, 20246 Hamburg, prawitt@uke.uni-hamburg.de, Tel. 040-42803-8421
Ziel
Unser Institut beschäftigt sich mit Fragen des Fettstoffwechsels und der Entstehung damit assoziierter
Erkrankungen. Das besondere Interesse liegt dabei auf dem postprandialen Stoffwechsel,
also der Situation direkt nach der Nahrungsaufnahme, wenn der Körper eine große Menge an
Nahrungsfetten ihrem Bestimmungsort zuführen und verarbeiten muss. Das einflussreichste
Hormon in diesem Zustand ist das Insulin. Dieser Signalstoff ist neben der Einstellung des Blutzuckers
vor allem für die Einlagerung der Lipide in Fettzellen verantwortlich. Meine Arbeit befasst
sich in diesem Zusammenhang speziell mit der Rolle des Fettgewebes. Es dient nicht nur als
bloßer Speicherort für Energiereserven, sondern ist maßgeblich an der Regulation der Nahrungsaufnahme,
des Appetitverhaltens und des Energiestoffwechsels beteiligt. Gerät dieses fein
eingestellte System in Ungleichgewicht, zum Beispiel durch eine übermäßige Zufuhr von Nahrung,
können sich Übergewicht, Insulinresistenz und Diabetes Typ II mit schwerwiegenden Folgeerkrankungen
wie Atherosklerose entwickeln. Das Ziel meiner Arbeit ist es, ein in vitro Modell
des menschlichen Fettgewebes zu erarbeiten, an dem Untersuchungen des zellulären Stoffwechsels
unter physiologischen und pathophysiologischen Bedingungen durchgeführt werden
können.
Methoden
Das Modell wurde mithilfe zellbiologischer Methoden entwickelt und unter Verwendung mikroskopischer,
molekularbiologischer und proteinbiochemischer Techniken validiert. Die weitere Charakterisierung
erfolgte durch Untersuchungen relevanter Signalwege und funktioneller Tests des
Stoffwechselverhaltens.
Ergebnisse
Fettzellen (Adipozyten) entwickeln sich aus Vorläuferzellen (Präadipozyten), die wiederum aus
bestimmten Stammzellen hervorgehen. Dieses Phänomen haben wir uns zunutze gemacht und
ein Protokoll etabliert, nach dem reproduzierbar aus einer humanen mesenchymalen Stammzelllinie
reife Adipozyten differenziert werden können. Die Evaluierung des Zellsystems ergab, dass
die Zellen morphologisch und in bezug auf die funktionelle Ausstattung einem primären humanen
Adipozyten entsprechen. Die für das Fettgewebe typische Antwort auf einen Insulinstimulus
konnte über die Aktivierung entsprechender intrazellulärer Signalwege gezeigt werden. Eine erhöhte
Aufnahme von Glukose als Insulinantwort wurde nicht gefunden, was dem ermittelten Expressionsmuster
der vorhandenen Glukosetransporter entspricht. Im Zellsystem wurde die Ausschüttung
bestimmter hormoneller Stoffe (Adipozytokine) gemessen, deren Beteiligung am
Schutz vor bzw. an der Entstehung von Insulinresistenz als Vorstufe des Diabetes Typ II diskutiert
wird.
Schlussfolgerung
Die Entwicklung von Übergewicht und den daraus resultierenden Komplikationen wie Diabetes
Typ II stellen ein großes gesundheitliches und volkswirtschaftliches Problem dar. Die molekularen
Mechanismen dieser Erkrankungen liegen im Fokus zahlreicher aktueller wissenschaftlicher Studien.
Essentiell für grundlegende molekulare Untersuchungen im humanen System sind entsprechende
Zellmodelle. Das hier vorgestellte humane in vitro Modell ist ein geeignetes System zur
Untersuchung des zellulären Stoffwechsels der Fettzelle und kann somit einen Beitrag zur Aufklärung
der Pathogenese metabolischer Krankheiten und der Entwicklung von Therapieansätzen
leisten.
41

Lebenslauf
Name Janne Prawitt
Geburtsdatum 10.04.1976
Anschrift IBM II – Molekulare Zellbiologie
Zentrum für Experimentelle Medizin
Universitätsklinikum Hamburg-Eppendorf
Martinistrasse 52; 20246 Hamburg
040-42083-8421
prawitt@uke.uni-hamburg.de
Ausbildung und berufliche Tätigkeit
seit Januar 2003 Doktorandenstelle am Institut für Molekulare Zellbiologie unter
der Leitung von Prof. Beisiegel; Thema der Dissertation:
„Entwicklung eines Adipozytenmodells aus einer humanen mesenchymalen
Stammzelllinie und dessen molekulare und funktionale
Charakterisierung“; voraussichtlicher Abschluss im Juli 2006
Juli - Dezember 2002 Praktikum bei Unilever R&D in Vlaardingen, Niederlande, im
Department of Biomolecular Functionalities; Durchführung eines
Projektes im Bereich der intestinalen Lipidresorption
Dezember 2001 - Durchführung der Diplomarbeit am UKE Hamburg bei Prof.
Juni 2002 Beisiegel mit dem Thema: „Fettsäureabhängige Regulation der
Expression stoffwechselrelevanter Gene in Hepatomazellen“
Oktober 1996 - Juli 2002 Studium der Ernährungswissenschaft an der Universität
Hohenheim mit Schwerpunkt Biochemie; Abschluss als Diplom-
Ernährungswissenschaftlerin
Juli 1995 - Juli 1996 Beschäftigung als Aupair in der Republik Irland
Juni 1995 Abitur
Kongressteilnahme
September 2005 28. Annual Meeting of the European Lipoprotein Club, Tutzing
April 2005 75. Congress of the European Atherosclerosis Society, Prag
April 2004 74. Congress of the European Atherosclerosis Society, Sevilla
Juli 2003 Tagung der Nobelpreisträger in Lindau
Wissenschaftliches Interesse
� Stoffwechsel, speziell Lipidstoffwechsel
� zellulärer Stoffwechsel des Fettgewebes und die Entstehung metabolischer Erkrankungen
(Adipositas, Insulinresistenz, Diabetes Typ II, Atherosklerose)
� Ernährungsmedizin: Einfluss von Nahrungsfetten auf den Stoffwechsel und assoziierte
Erkrankungen
Sonstiges
� Mitglied der Deutschen Gesellschaft für Ernährung (DGE)
� Kollegiatin des Graduiertenkollegs 336 Molekulare Endokrinologie – Molekularer Stoffwechsel
am UKE
� Mitarbeit im Projekt „Untersuchungen zur übergewichtsinduzierten Insulinresistenz“ in
Kooperation mit der Lilly GmbH gefördert von der Norgenta Hamburg
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Quantitative Elementanalytik am Knochen-Implantat-Interface (V)
Björn Busse, Zentrum Biomechanik UKE, Zentrum für Operative Medizin
Universitätsklinikum Hamburg-Eppendorf, Martinistrasse 52, 20246 Hamburg
b.busse@uke.uni-hamburg.de; Tel. 040-42803-6366
Ziel
Alle orthopädischen Implantate unterliegen, in Abhängigkeit von ihrer Funktion und Verweildauer
im Organismus, Alterungs- sowie Verschleißprozessen. Dabei gelangen Implantatbestandteile
in das Umgebungsgewebe und es kommt zu Wechselwirkungen zwischen Implantat
und Organismus. Größere Partikel (wie z.B. Polyethylen) sind in histologischen Präparaten gut
erkennbar. Die Identifizierung sehr kleiner Verschleißpartikel ist dagegen problematisch. Elementanalysen
der Partikel sind bisher nur mit aufwendigen Techniken an kleinen Probenzahlen
und/oder begrenzten Arealen möglich; eine gezielte histologische Zuordnung der Befunde
kann meistens nicht erfolgen. Aus diesem Grund wurde der Versuch unternommen, eine zerstörungsfreie
Methode zu etablieren, die es ermöglicht, die mittels Mikroanalytik gewonnenen
Befunde direkt histologischen Strukturen zuzuordnen, um die Gewebe- und Knochenkonstitution
im Implantat-Bereich zu bewerten.
Methoden
Zur Entwicklung der Methode wurde ein Spektrum an Techniken verwendet, dass Ultra-
Dünnschlifftechnik-Histologie, Blockpräparation, Dunkelfeld-Mikroskopie kombiniert mit Rasterelektronen-Mikroskopie,
Proton Induced X-Ray Emission, Elektronendispersiver Mikroanalytik
sowie Mikro-Röntgen-Fluoreszenz-Analytik umfasst. Damit konnte eine Methode erarbeitet
werden, die sowohl histologische als auch mikroanalytische Untersuchungen von Degradationsprodukten
im Gewebe zerstörungsfrei ermöglicht. Dabei wurde das periprothetische Gewebe
speziell auf Legierungsbestandteile der jeweiligen Prothesen untersucht (Chrom, Kobalt,
Molybdän). Die Methode wurde im Rahmen des Projektes bei 5 humanen Oberschenkelpräparaten
angewendet.
Ergebnisse
Verschleißpartikel sind ungleichmäßig im Gewebe verteilt. Intrazellulär findet sich überwiegend
Zirkonium aus dem Knochenzement (Röntgenkontrastmittel). Metallische Verschleißpartikel
lassen sich mit der eingesetzten Methode in Zellen nur vereinzelt detektieren. Im mineralisierten
Knochengewebe konnten dagegen hohe Kobalt-Anreicherungen von bis zu 500 ppm gemessen
werden. Entsprechend der Legierungszusammensetzung konnten die Anteile Chrom
und Molybdän nicht nachgewiesen werden.
Schlussfolgerung
Mit der vorgestellten Methode konnte erstmals gezeigt werden, dass lokale Einlagerungen von
Implantat-Legierungsbestandteilen in das mineralisierte Knochengewebe erfolgen. Es ist zu
prüfen, ob Schwermetall-Belastungen der Knochenmatrix zu Veränderungen im Interface-
Bereich führen und in Verbindung zu Lysezonen im periprothetischen Raum stehen. Sollte sich
herausstellen, dass die Deposition von Legierungs-Bestandteilen im Knochengewebe die Implantatstandzeit
limitiert, gewinnt die Tendenz, Titanimplantate zu verwenden oder Implantate
mit entsprechenden Oberflächenmodifikationen (z.B. TiN-Behandlung) zu versehen, an Bedeutung.
Bis allerdings fundierte Aussagen über die Auswirkungen der Deposition von Implantat-
Legierungselementen in die Knochenmatrix möglich werden, sind zunächst die Ergebnisse
weiterer Untersuchungen abzuwarten.
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Lebenslauf
Name Björn Busse
Adresse Zentrum für Biomechanik
Zentrum für Operative Medizin
Universitätsklinikum Hamburg-Eppendorf
Martinistrasse 52
20246 Hamburg
e-mail b.busse@uke.uni-hamburg.de
2005 – Doktorand / Wiss. Mitarbeiter: Zentrum Biomechanik – UKE
2003 – 2004 Wiss. Mitarbeiter: Institut für Osteopathologie – UKE
1997 – 2003 Hochschulstudium: Medizintechnik, HAW Hamburg
1995 – 1996 Zivildienst: Unfallchirurgie, Lukas-Krankenhaus Bünde
1992 – 1995 Berufsausbildung: Maschinenbaumechaniker
Wissenschaftliches Interesse
Osteologie / Biomechanik / Orthopädie
Morphologie – Histologie – Mineralisation – Rasterelektronenmikroskopie – Bildanalyse – Mikroanalyse
– Biomechanische Materialprüfungen – Osteoporose
Mitglied folgender wissenschaftlicher Gesellschaften:
Deutsche Gesellschaft für Biomechanik e.V. (DGfB)
Publikationen, Poster, Vorträge:
Jun 2005 Busse B, Hahn M - Verschleißanalyse von Endoprothesen. Nano Technology
Systems Carl Zeiss SMT - Enabling the Nano-Age World (01.-02.06.05)
Feb 2006 Busse B, Jobke B, Werner M, Fürst M, Rüther W, Delling G - Fluoridosteopathie -
eine vergessene Entität: Gleichzeitiges Auftreten von Coxarthrose und bis dahin
unbekannter Fluoridosteopathie bei einer 73-jährigen Patientin. Pathologe. 2006
Feb;27(1):73-9
Feb 2006 Busse B, Niecke M, Delling G, Hahn M - Mikroanalytischer Nachweis von Legierungsbestandteilen
im implantatnahen Knochengewebe nach Hüftgelenkersatz.
XXVIII. Münchner Symposion für experimentelle Orthopädie (24.-25.02.06)
Mar 2006 Jobke B, Busse B, Delling G, Minne HW - Histologische Veränderungen des
endostalen Umbaus unter Teriparatid- und Strontiumranelat-Therapie. Osteologie.
2006 Mar;15 (Suppl. 1):F 2.7
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MicroGNE zur Untersuchung von Zahn- und Kiefer-
Bewegungen (V)
Tilman Jakob Linn, Zentrum Biomechanik UKE, Klinik für Kieferorthopädie,
Universitätsklinikum Hamburg-Eppendorf (UKE), Martinistrasse 52, 20246 Hamburg
t.linn@uke.uni-hamburg.de; Tel. 040-42803-9054.
Grundlagen
Die kieferorthopädische Gaumennahterweiterung (GNE) stellt ein klinisch etabliertes Verfahren
zur transversalen skelettalen Erweiterung des Oberkiefers dar. Bei dieser skelettalen Maßnahme
mit Applikation von großen Kräften werden auch immer dentale Effekte, d.h. unerwünschte
Nebenwirkungen an den Zähnen, beobachtet. Wurzelresorptionen an den Verankerungszähnen,
bis hin zum Zahnausfall, stellen eine gefürchtete Nebenwirkung dieser kieferorthopädischen
Behandlung dar. Ihr Auftreten scheint mit der Geschwindigkeit kieferorthopädischer
Bewegung, der Größe der eingesetzten Kraft und einer individuellen Prädisposition assoziiert
zu sein. Obwohl die GNE seit über 100 Jahren in der Kieferorthopädie eingesetzt wird,
sind die genauen zellulären Mechanismen weitestgehend unbekannt.
Ziel
Die Entwicklung einer MicroGNE im Mausmodell soll helfen, den zellulären Mechanismus während
der Behandlung aufzuklären und die Rolle der maßgeblich am Kieferumbau beteiligten
Osteoklasten zu beschreiben. Des Weiteren soll anhand der MicroGNE versucht werden,
durch gezielte Medikation Einfluss auf unerwünschte Wurzelresorptionen zu nehmen.
Ergebnisse
Der skelettale Umbau im Modell der MicroGNE ähnelt dem klinischen Bild. Je nach Dauer der
Kraftapplikation konnte durch Summation skelettaler und dentaler Effekte ein Zuwachs der
maxillären Breite um bis zu 50 Prozent erreicht werden. Die Verknöcherung der Gaumennaht
wurde für den Zeitraum der kieferorthopädischen Behandlung unterbrochen. Die histologische
Auswertung zeigt starke Veränderungen der Zellpopulationen in der Sutura palatina. Wurzelresorptionen
konnten durch Medikation gehemmt werden. Dies erfolgte jedoch nur unter gleichzeitiger
Reduktion der skelettalen Wirkung.
Schlussfolgerung
Die MicroGNE ist ein gutes Modell der klinisch eingesetzten GNE. Durch den tierexperimentellen
Einsatz an der Maus werden zelluläre Reaktionen aufgezeigt und analysiert. Mit Hilfe dieser
Erkenntnisse kann der klinische Einsatz am Menschen optimiert werden. Weitere experimentelle
und klinische Studien müssen folgen, um in Zukunft unerwünschte Wurzelresorptionen
zu reduzieren und skelettale Effekte zu maximieren.
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Lebenslauf
Name Tilman Jakob Linn
Anschrift Experimentelle Unfallchirurgie
Klinik für Unfall-, Hand- und Wiederherstellungschirurgie
Universitätsklinikum Hamburg-Eppendorf
Martinistrasse 52
20246 Hamburg
E-Mail t.linn@uke.uni-hamburg.de
Ausbildung und Zivildienst
2006 – Wissenschaftlicher Angestellter der Experimentellen
Unfallchirurgie, Universitätsklinikum Hamburg-Eppendorf
2004 – 2005 Wissenschaftlicher Angestellter der Klinik für Kieferorthopädie,
Universitätsklinikum Hamburg-Eppendorf
2001 – 2002 Diplomarbeit in der Pflanzenphysiologie,
Universität Osnabrück
1996 – 2002 Biologiestudium an der Universität Osnabrück
1995 – 1996 Zivildienst in einem Altersheim
Juni 1995 Abitur
Wissenschaftliches Interesse
Experimentelle Unfallchirurgie
− Analyse der Kieferveränderung während der kieferorthopädischen Behandlung
− Prozesse des Knochenstoffwechsels: Osteopetrose und Rachitis.
Kieferorthopädie
− Entwicklung einer MicroGNE. Analyse des zellulären Mechanismus während der
kieferorthopädischen Behandlung.
Pflanzenphysiologie
− Reaktion des Photosystems und der zellulären Proteinaustattung auf sich
verändernde Redoxzustände in stoffwechselaktiven Pflanzenzellen.
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Entwicklung transgener Mausmodelle zur Analyse der Wirkung von
Peptid-Medikamenten in vivo (P)
S. Schilling, T. Schinke, A. Voss, M. Amling und J.M. Rueger,
Klinik und Poliklinik für Unfall-, Hand- und Wiederherstellungschirurgie,
Universitätsklinikum Hamburg Eppendorf, Zentrum Biomechanik,
Martinistrasse 52, 20246 Hamburg, Tel.: +4940428036083, s.liese@uke.uni-hamburg.de
Ziel
Calcitonin wird aufgrund seiner knochenresorptionshemmenden Wirkung zur Therapie von Knochenmasseverlustsyndromen
wie Osteoporose oder M. Sudeck eingesetzt. Überraschenderweise
zeigte sich bei der Untersuchung des Knochens eines Calcitonin-defizienten Mausmodells nicht die
erwartete Steigerung der Knochenresorption, sondern im Gegenteil eine gesteigerte osteoblastäre
Knochenformation, mit konsekutiv erhöhter Knochenmasse. Physiologisch wirkt Calcitonin also als
Inhibitor der Knochenformation. Die Substitutionsbehandlung dieser Calcitonin-defizienten Mäuse
mit dem üblicherweise in der Klinik verwendeten Lachs-Calcitonin führte erstaunlicherweise nicht
zur Korrektur des Knochenphänotyps, sondern zu dessen Verstärkung.
Deshalb stellten wir die Hypothese auf, dass Lachs-Calcitonin eine andere Wirkung als Säugetier-
Calcitonin hat.
Methoden
Zum direkten Vergleich der Wirkung von Lachs-Calcitonin und Säugetier-Calcitonin auf den Knochen
generierten wir transgene Mäuse, die das jeweilige Hormon Leber-spezifisch überexprimieren
und dadurch eine sehr hohe Hormonkonzentration im Serum erreichen.
Ergebnisse
Die Maus-Calcitonin (MC) überexprimierenden Mäuse wiesen ca. 20-fach erhöhte Calcitoninkonzentrationen
im Serum im Vergleich zu Kontroll-Tieren (K) auf (K:81,8+35,3 pg/ml vs.
MC:1795,8+285,6 pg/ml). Auch bei den Lachs-Calcitonin-exprimierenden Tieren (LC) konnte eine
hohe Serumkonzentration des Hormons nachgewiesen werden (LC:736+107 pg/ml). Die Knochendichte
der Lachs-Calcitonin exprimierenden Mäusen war im Vergleich zur Knochendichte von Kontrollmäusen
wie erwartet signifikant erhöht (Knochenvolumen/Gesamtvolumen: K:13,4+3,7% vs.
LC:25,3+4,9%, p≤0,001). Die Maus-Calcitonin überexprimierenden Mäuse wiesen hingegen im
Vergleich zu Kontroll-Tieren eher eine Tendenz zu verminderter Knochendichte auf (K:13,4+3,7%
vs. MC:11,12+2,16%, p=0,068). Die Trabekeldicke war bei Maus-Calcitonin überexprimierenden
Mäusen sogar signifikant erniedrigt (K:31,9+2,9 μm vs. MC:28,1+4,7 μm, p≤0,05).
Schlussfolgerung
Das klinisch eingesetzte Lachs-Calcitonin und das physiologische Säugetier-Calcitonin haben unterschiedliche
Effekte auf Knochendichte und -struktur. Weitere Untersuchungen dieser Unterschiede
könnten dabei helfen, die erwünschte Wirkung von Lachs-Calcitonin besser nutzbar zu
machen.
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Lebenslauf
Name Sarah Schilling, geb. Liese
Geburtsdaten 02.01.1980 in Engelskirchen
Mutter: Dr. Susanne Soppart-Liese, Soziologin
Vater: Leonard Liese, Diplompsychologe
Schule
1990-1999 Schiller-Gymnasium Köln, Abiturjahrgang 1999
1996-1997 Auslandsschuljahr an der Solebury School in New Hope,
Pennsylvania, U.S.A.
Studium
1999 Immatrikulation an der RWTH-Aachen für den Studiengang
Humanmedizin
2000- 2001 gewähltes Mitglied der Fachschaftvertretung Medizin der RWTH-
Aachen und Gründungsmitglied der Fachtagung Medizin e.V.
2000-2001 gewähltes Mitglied des Studentenparlaments Aachen
2001 Ärztliche Vorprüfung
2002 1. Staatsexamen
2002- Dissertation in der Experimentellen Unfallchirurgie des Universitäts-
Krankenhaus Eppendorf
2003 Immatrikulation an der Universität Hamburg für den Studiengang
Humanmedizin
2005 2. Staatsexamen
2006 Praktisches Jahr
Preise und Stipendien
1996-1997 Stipendium der Stiftung 'American Secondary Schools for
International Students (ASSIST)’ für ein Auslandsschuljahr an
einer amerikanischen Privatschule
2003 Young Investigator Award der ‘American Society of Bone and
Mineral Research’
2003 Stipendium der Werner Otto-Stiftung für Doktoranden
2006 Stipendium der DAdorW
Veröffentlichungen
Originalarbeit:
Schinke T, Liese S, Priemel M, Haberland M, Schilling A, Catala-Lehnen P, Blicharski D,
Rueger JM, Gagel RF, Emeson RB and Amling M „Decreased bone formation and osteopenia
in mice lacking α-calcitonin gene-related petide”. J Bone Miner Res.2004 Dec;19 (12): 2049-56.
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Vorträge
ASBMR 25th Annual Meeting, 2003, Minneapolis
Liese S, Schinke T, Catala-Lehnen P, Priemel M, Rueger JM, Emeson RB
and Amling M
Decreased Bone Formation and Osteopenia in Mice Lacking α-CGRP
Gemeinschaftskongreß „Osteologie 2004“ und 53. Jahrestagung der Norddeutschen
Orthopädenvereinigung e.V. 2004 Leipzig
Liese S, Schinke T, Catala-Lehnen P, Schilling AF, Priemel M, Rueger JM,
Emeson RB und Amling M
Erniedrigte Knochenformation und Osteopenie bei alphaCGRP defizienten Mäusen
Gemeinschaftskongress "Osteologie 2006", YIOSS`06, 2006 Köln
Schilling S, Schinke T, Voss A, Amling M und Rueger JM
Differentielle Wirkung von Lachs-und Säugetier-Calcitonin auf den Knochen
Famulaturen
2002 Allgemeinchirurgie im Luisenhospital in Aachen
2003 Unfallchirurgie an der Universitätsklinik Eppendorf in Hamburg
2004 Allgemeinmedizin in der Gemeinschaftspraxis Dr. Linn,
Vahling, Dr. Schomburg in Hamburg-Stellingen
2004 Orthopädie in der Praxisgemeinschaft Dr. Buchholz &
Partner in Hamburg-Othmarsche
2004 Orthopädie an der University of Stellenbosch, Tygerberg Campus,
South Africa
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Präsentation der HSU HH
Reversible Immobilisierung von Enzymen (V)
Jan Tießen, Prof. Bernd Niemeyer, Institut für Verfahrenstechnik insb. Stofftrennung
Helmut-Schmidt-Universität – Universität der Bundeswehr Hamburg (HSU HH)
Holstenhofweg 85, 22043 Hamburg, jan.tiessen@hsu-hh.de
Clive-Steven Curran, Prof. Andreas Liese, Institut für Technische Biokatalyse
Technische Universität Hamburg-Harburg (TUHH),
Denickestraße 15, 21073 Hamburg, clive-steven.curran@tuhh.de
Motivation und Ziele
Biotechnologische Verfahren setzen häufig die Anwendung immobilisierter Biokatalysatoren voraus.
Um den Aufwand für den Einsatz der Enzyme zu minimieren und um die Effizienz des Prozesses
zu maximieren, sollten desaktivierte Enzyme möglichst schnell und preiswert durch neue zu
ersetzen sein. Aus diesem Grund sind Systeme zu entwickeln, die Rüst- und Standzeiten in Mikrobioreaktoren
minimieren und die Produktausbeute maximieren.
Methoden
Es wurden Objektträger hergestellt, deren Oberfläche mit L-Fucose funktionalisiert sind (Prof. Seeberger,
ETH Zürich). Zur Verfolgung des Funktionalisierungsgrades der Objektträger wie auch des
Anbindungsverhaltens wurden Enzyme mit Fucose bindendem Lectin B produziert (Herstellung von
Lectin B-getaggten Enzymen, (Prof. Jaeger, Universität Düsseldorf)). Dieser Komplex kann gut
analytisch verfolgt und später von der Fucose / dem Objektträger gelöst werden. An der TUHH und
der HSU HH fanden vergleichende Untersuchungen der Auswirkung der Lectinanbindung an hydrolytische
Enzyme (LecB-Tag) mit etablierten His6-Tags statt, um mögliche Einwirkungen auf die
Struktur und Funktion der Enzyme erkennen zu können. Hierzu wurden Enzyme mit einem His6-
Tag (chemische Markierung) versehen und die Auswirkungen einer Immobilisierung auf Ni-IDAfunktionalisierten,
magnetischen Partikeln hinsichtlich Aktivität, pH- und Temperaturstabilität mit
nicht-immobilisierten Enzymen verglichen. Zur Zeit werden diese vergleichenden Untersuchungen
im Bezug auf den Einfluss von LecB-Tags fortgeführt. Weiterhin standen im Mittelpunkt der Arbeiten
die Evaluierung von Einsatzmöglichkeiten in Mikrobioreaktoren. Dazu wurde das Bindungsverhalten
immobilisierter Enzyme auf den Objektträgern charakterisiert und mit der hydrolytischen Aktivität
ungebundener Enzyme verglichen. Durch Zugabe von hochkonzentrierter L-Fucose lassen
sich die gebundenen Enzyme wieder vom Träger lösen, schnelles Ersetzen der Enzyme in Bioreaktoren
wird dadurch ermöglicht.
Weitere Mitwirkende dieser interdisziplinären Zusammenarbeit sind:
Prof. Seeberger, ETH Zürich (Herstellung funktionalisierter Objektträger)
Prof. Jaeger, Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf (Erzeugung Lectin B-getaggter Enzyme)
Ergebnisse
Die Arbeiten an der TUHH konnten zeigen, dass eine reversible Immobilisierung His6-getaggter
Enzyme auf funktionalisierten Partikeln unter Beibehaltung hoher Aktivitäten möglich ist. Auch die
Herstellung und Überexpression LecB-getaggter Enzyme konnte in Zusammenarbeit mit der Arbeitsgruppe
Jaeger erfolgreich durchgeführt werden.
Eine Beurteilung der Interaktion zwischen LecB-getaggten Enzymen und funktionalisierten Objektträgern
steht noch aus.
Schlussfolgerung
Die reversible Immobilisierung entsprechender Enzyme ist nicht nur wirtschaftlich sondern auch
technisch von hohem Interesse, da so unter Beibehaltung der Eigenschaften ein einfacher repetitiver
Versuchsablauf ermöglicht wird. Sie ist aus technischer Sicht prinzipiell möglich.
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Lebensläufe
Name Jan Tießen
Anschrift Holstenhofweg 85
22043 Hamburg
E-Mail jan.tiessen@hsu-hh.de
Ausbildung
2002 – 2006 Maschinenbaustudium, Helmut-Schmidt-Universität
2001 - 2002 Ausbildung zum Offizier
Examina
April 2004 Vordiplom
Juni 2001 Abitur
Wissenschaftliches Interesse
Energie-, Umwelt- und Verfahrenstechnik (Vertiefungsrichtung, seit Oktober 2004)
• Diffusions- und Strömungsgrenzschichten
• Prozesstechnische Aspekte der Nutzung immobilisierter Katalysatoren
Name Clive-Steven Curran
Anschrift Große Brunnenstraße 56
22763 Hamburg
E-Mail clive-steven.curran@tuhh.de
Ausbildung
2000 – 2005 Studium Diplom-Biotechnologie, Westfälische Wilhelms-
Universität Münster/ Technische Universität Hamburg-
Harburg
Examina
Dezember 2005 Diplom
Mai 1997 Abitur
Wissenschaftliches Interesse
Technische Biokatalyse
• Methoden der reversiblen Enzymimmobilisierung
• betriebswirtschaftliche Aspekte der Nutzung biotechnologischer Verfahren
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Vom CAD-Modell der Prothese zum gefrästen Prothesensitz (V)
Dr. med. Arndt P. Schulz, MRCS (Glasgow) 1 ; Dr. med. Jan Meiners 1 ; Dr-Ing. A. Andrianov 3 ;
Axel Faber 2 ; Dirk Hollstein 3
Ein Ersatz des Hüftgelenkes wird für einen Menschen notwendig, wenn das natürliche Gelenk
durch Krankheit, Verschleiß oder Fraktur Schmerzen verursacht und nicht mehr belastet werden
kann. Eine Möglichkeit der Abhilfe besteht in einer Operation, bei der dem Patienten Teile
des Oberschenkelknochens entfernt werden und ein Implantat in Beckenknochen und Oberschenkel
eingesetzt wird, das die Funktion des natürlichen Gelenkes ersetzt. Unser Beitrag
zeigt, wie der Ablauf der notwendigen Planungsschritte für eine robotergestützte, minimalinvasive
Operation erfolgen kann. Wir folgen in unserem Beispiel dem digitalen Entwurf einer CAD-
Prothese über die Bestimmung des für die Prothese optimalen Lagers bis hin zur Erstellung
von Programmcode für den Operationsroboter. Ebenso behandelt werden die notwendigen
Schritte für die Planung der Operation und der Registrierung des Roboters.
Das vorgestellte Thema ist im Rahmen unseres derzeit laufenden Projektes Romeo angesiedelt.
Es zeigt einen Einblick in die dort aktuell durchgeführten Arbeiten und ist demgemäß kein
Bericht über eine abgeschlossene Tätigkeit.
Romeo steht für robotergestützte minimalinvasive Endoprothetik. Zu unserer Arbeitsgruppe
gehören Mediziner des Berufsgenossenschaftlichen Unfallkrankenhauses und Ingenieure aus
dem Fachbereich Maschinenbau an der Helmut Schmidt Universität. Dabei stützt sich die interdisziplinäre
Zusammenarbeit nicht nur auf die beiden unterschiedlichen Berufszweige, sondern
auch auf zwei Fachgebiete innerhalb der Universität: zum einen die Professur für Maschinenelemente
und Rechnergestützte Produktentwicklung (MRP, Leiter: Prof. Dr.-Ing. F. Mantwill)
und zum anderen die Professur für Automatisierungstechnik (AT, Leiter: Prof. Dr.-Ing. A.
Fay).
1
Berufsgenossenschaftliches Krankenhaus Hamburg (BUK H), Abteilung für Unfallchirurgie,
Bergedorfer Straße 10, 21033 Hamburg
2
Helmut Schmidt Universität, Institut für Maschinenelemente und Rechnergestützte Produktentwicklung,
Holstenhofweg 85, 22043 Hamburg, Telefon 040/6541-2580, E-Mail: A.Faber@hsu-hh.de
3
Helmut Schmidt Universität, Institut für Automatisierungstechnik,
Holstenhofweg 85, 22043 Hamburg
52

Lebenslauf
Name Axel Faber
Anschrift Helmut Schmidt Universität,
Fachgebiet Maschinenelemente und Rechnergestützte
Produktentwicklung,
Holstenhofweg 85, 22043 Hamburg,
Telefon 040/6541-3419
E-Mail axel.faber@hsu-hh.de
Ausbildung
Seit 2004 Wissenschaftlicher Assistent am Fachgebiet
Maschinenelemente und Rechnergestützte Produktentwicklung
der Helmut-Schmidt Universität Hamburg
2004 Diplom Allgemeiner Maschinenbau an der Technischen
Universität Darmstadt
2003 Internship Schott Glas (Baron Industries) USA
2001 - 2002 Stipendium an der University of Glasgow (UK)
Name Dirk Hollstein
Anschrift Helmut Schmidt Universität,
Institut für Automatisierungstechnik,
Holstenhofweg 85, 22043 Hamburg,
Telefon 040/6541-2712
E-Mail Dirk.Hollstein@hsu-hh.de
Ausbildung
Seit 2004 Mitarbeiter an der Helmut-Schmidt Universität
2002 – 2004 Studium Medical-Technology, Fachhochschule und
Universität, Lübeck
1997 – 2001 Studium Biomedizintechnik, Fachhochschule
Giessen-Friedberg
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Fertigung von bipolaren Instrumenten für die minimal
invasive Chirurgie (V)
Florian v. Scotti, Helmut-Schmidt-Universität – Universität der Bundeswehr Hamburg,
Institut für Konstruktions- und Fertigungstechnik, Laboratorium Fertigungstechnik,
Holstenhofweg 85, 22043 Hamburg, f.v.scotti@hsu-hh.de; Tel. 040 6541 3037
Ziel
Im Vergleich zum monopolaren HF-chirurgischen Verfahren, bei dem eine großflächige Passivelektrode
den zweiten Pol bildet, sind bei Operationen mit bipolaren Instrumenten die elektrischen
Auswirkungen örtlich begrenzt. Bei der Fertigung minimal invasiver Instrumente gilt es die Vorteile
der bipolaren HF-Technik auf kleinstem Raum zu realisieren. Eine besondere Herausforderung ist
hierbei die gegenseitige Isolation der Elektroden. Wird beispielsweise eine isolierende Keramik mit
den Metallbauteilen verklebt oder hart verlötet, entsteht neben einem zusätzlichen Arbeitsschritt,
der aufgrund der komplexen Bauteilgeometrie häufig von Hand ausgeführt werden muss, eine Fehlerquelle,
die zum Versagen des Instruments führen kann. Die kritischen Belastungen der Fügestelle
finden sich weniger in der chirurgischen Anwendung als in der thermischen bzw. chemischen
Instrumentenaufbereitung vor dem medizinischen Einsatz. Im Rahmen des InnoNet Projekts
„GreenTaPIM“ des VDI/VDE-IT untersucht das LaFT an der Helmut-Schmidt-Universität Möglichkeiten
der Mikrobearbeitung von bereits in der Urformung gefügten metallkeramischen Verbundbauteilen,
um den hohen Anforderungen an die Maßhaltigkeit und Oberflachengüte der medizinischen
Anwendung gerecht zu werden.
Methoden
Zur Untersuchung der Prozesskenngrößen werden numerische Simulationsverfahren und praktische
Belastungs- und Bearbeitungsversuchsreihen durchgeführt. Als CAD-Engine dient Catia V5
zur Konstruktion der Bauteile und Halbzeuge, die dann in die FEM-Software Abaqus übertragen
werden können. Zur Berechung der FEM-Modelle steht ein HP 9000 SuperDome Parallelrechner,
für die praktische Untersuchung stehen ein Mikrobearbeitungszentrum Microgantry XYZ-S/L der
Firma Kugler sowie verschiedene Versuchseinrichtungen zur Verfügung.
Ergebnisse
Der erste Schritt des Projekts beinhaltete neben der Ermittlung geeigneter Materialien für den metallkeramischen
Verbund (beim IKTS Frauenhofer Institut, Dresden) die Definition des Anforderungsprofils
an das zuerstellende Werkstück und der Konstruktion eines representativen Demonstrators
für die weitere Untersuchung. In enger Zusammenarbeit mit dem Projektpartner Olympus
Winter & Ibe GmbH, Hamburg, wurde ein Demonstrator für den Anwendungsbereich „Medizintechnik“
entworfen. Die durch das IKTS vorgeschlagenen Materialien werden derzeit einzeln auf
Bearbeitbarkeit sowohl im grünen als auch im gesinterten Zustand untersucht.
Schlussfolgerung / weitere Vorgehensweise
In der Urformung gefügte metallkeramische Verbundbauteile bieten neue Möglichkeiten für die
Herstellung langlebiger zuverlässiger Instrumente, weil die kritische Fügestelle gemieden wird. Die
Herausforderungen liegen in der gemeinsamen Bearbeitung der gefügten Materialien in einem Arbeitsschritt.
Grundlage für die benötigten Prozessparameter sind die aus der Einzelbearbeitung
ermittelten und angepassten Daten. Von besonderer Bedeutung sind hierbei die Prozesssteuerung
bei Erreichen der Fügestelle und die damit verbundene Parameteranpassung.
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Lebenslauf
Name Florian von Scotti
Anschrift Helmut-Schmidt-Universität – Universität der Bundeswehr Hamburg
Institut für Konstruktions- und Fertigungstechnik
Laboratorium Fertigungstechnik (LaFT)
Holstenhofweg 85
22043 Hamburg
E-Mail f.v.scotti@hsu-hh.de
Schulausbildung
1997 Abschluß Abitur am Theodor-Hess-Gymnasium, Essen-Kettwig
Auslandsaufenthalte während der Schulzeit
5 Jahre São Paulo, Brasilien
1 Jahr Newbridge, Irland
Beruflicher Werdegang
1997 Eintritt in die Bundeswehr, Gebirgsjägerbataillon 233, Mittenwald
Ausbildung zum Gebirgsjägeroffizier
2000-2004 Studium Fachrichtung Wirtschaftsingenieurwesen an der
Helmut-Schmidt-Universität – Universität der Bundeswehr Hamburg
2005 Verwendung als Gebirgsjägerzugführer
2006 Wissenschaftlicher Mitarbeiter an der Helmut-Schmidt-Universität,
Universität der Bundeswehr Hamburg
Praktika
1996 Droste Killius Triebel - Rechtsanwälte, Düsseldorf
1999 Fachschule des Heeres für Technik (FSHT), Aachen
2001 MAN Ltd., London
2002 KID-Systeme, Buxtehude
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Molekulardynamische Simulation der Adsorption von Biomolekülen (P)
Stephanie Peper; Tim Täffner; Bernd Niemeyer
Helmut-Schmidt-Universität/Universität der Bundeswehr Hamburg,
Holstenhofweg 85, 22043 Hamburg, Tel. 040-6541-2747
peper@hsu-hh.de
Glycokonjugate sind Bestandteile der Zellmembran. Sie spielen eine entscheidende Rolle bei der
Zellerkennung, -differenzierung und –kommunikation. Neben der physiologischen Bedeutung sind
weitere interessante, pharmakologisch relevante Wirkungen wie z.B. Immunmodulation und
Tumorhemmung bekannt. Zur Untersuchung des Verhaltes bzw. der Wirkungsweise der
Glycokonjugate müssen diese zunächst isoliert und aufgereinigt werden. Die Affinitätstrennung
stellt dabei ein leistungsstarkes Verfahren zur Aufreinigung von Biomolekülen dar.
Die Arbeiten auf dem Gebiet der Affinitätstrennung konzentrieren sich auf zwei Schwerpunkte:
Die Untersuchung der Wechselwirkungen zwischen gleichartigen Biomolekülen (Mizellbildung)
bzw. der Wechselwirkungen zwischen der Oberfläche des Adsorbens und der Biomoleküle und die
Entwicklung geeigneter Adsorbentien zur Trennung von Biomolekülen.
Für die adsorptive Aufreinigung von Biomolekülen wurden verschiedene Trägermaterialien
funktionalisiert und modifiziert. Die Charakterisierung der selbst hergestellten Adsorbentien erfolgte
über die Aufnahme von Adsorptionsisothermen und Durchbruchskurven. Zur Untersuchung der
dynamischen Eigenschaften von Glycokonjugaten und deren Aggregation wurden zudem
molekulardynamische Simulationen durchgeführt. Die Simulationsergebnisse wurden mit
experimentell beobachteten Phänomenen verglichen.
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Lebenslauf
Persönliche Daten
Name Stephanie Peper geb. Kurz
Geburtsdatum und -ort 25. November 1971, Hannover
Staatsangehörigkeit deutsch
Familienstand verheiratet, zwei Kinder
Ausbildung
08/1982 – 07/1988 Realschule in Herrenberg, Realschulabschluss
08/1988 – 07/1991 Ausbildung zur Sozialversicherungsfachangestellten
(AOK Böblingen) mit erfolgreichem Abschluss
08/1992 – 07/1994 Technische Oberschule in Stuttgart, Abschluss:
Fachgebundene Hochschulreife
10/1994 – 09/1996 Studium an der Universität Karlsruhe, Vordiplom im
Studiengang Chemieingenieurwesen
10/1996 – 12/1999 Studium an der TU Hamburg-Harburg, Diplom im
Studiengang Verfahrenstechnik
10/1997 – 01/1998 Fachpraktikum, Hoechst Research and Technology,
Frankfurt am Main
Berufstätigkeit
08/1991 – 07/1992 Sozialversicherungsfachangestellte, AOK Böblingen,
Sindelfingen
01/2000 – 11/2005 Wissenschaftliche Mitarbeiterin am Institut für
Thermische Verfahrenstechnik der Technischen
Universität Hamburg-Harburg (Prof. Dr.-Ing. G. Brunner)
Seit 12/2005 Wissenschaftliche Mitarbeiterin im Arbeitsbereich
Verfahrenstechnik insbesondere Stofftrennung der
Helmut-Schmidt-Universität/Universität der Bundeswehr
Hamburg (Prof. Dr.-Ing. B. Niemeyer)
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Spreiz- und Fixierungssysteme in der Hüftendoprothetik (P)
Mohamad Tarabolsi, Fachgebiet Maschinenelemente und Rechnergestützte Produktentwicklung,
Fachbereich Maschinenbau, Helmut-Schmidt-Universität/Universität der Bundeswehr,
Holstenhofweg 85, 22043 Hamburg, m.tarabolsi@gmx.net; Tel. +49 40 6541-2521.
Ziel
Der neue Ansatz dieser Arbeit, die ein Teilprojekt von ROMEO (Robotergestützte minimal invasive
Hüftendoprothetik) ist, besteht darin, eine möglichst stabile und starre vibrationsarme Halterung
des Femurs zu schaffen und gleichzeitig die Anforderungen der minimal invasiven Hüftchirurgie zu
beachten. Eine Wunde, die relativ klein in ihrer Ausdehnung ist, stellt natürlich die Chirurgen vor
große Herausforderungen, um gute Arbeitsbedingungen zu gewährleisten, vor allem eine gute Visualisierung,
aber auch um Schädigungen möglichst zu vermeiden. Ziel ist es also, Spreizsysteme
und Haltevorrichtungen zu entwickeln, die vor allem den Schutz der Weichteile, der Muskulatur und
der Nerven sicherstellen und gleichzeitig den Femur und das Bein während des Fräsvorganges
durch den Roboter stabil halten.
Methode
Mittels einer systematischen Vorgehensweise und Verfahren, die in der Konstruktionsmethodik
etabliert sind, werden die effektivsten Lösungen gesucht, optimiert und weiter entwickelt.
Zunächst wurden Anforderungslisten an die Wundspreizsysteme hinsichtlich ihrer Biokompatibilität,
der möglichen Zugänge, ihrer Installation und Systemerweiterbarkeit, ihrer Reinigung, Geometrie,
einer möglichen Gewebeschädigung, des Arbeitsfeldes, der Invasivität, Einsatzdauer, Handhabung
sowie deren Kosten und Zulassung erstellt. An die Fixierung des Femurs werden ebenfalls hohe
Anforderungen gestellt, da eine exakte Fixierung ein Garant für eine präzise Fräsung und einen
passgenauen Prothesensitz ist. Anschließend wurden die Systeme dargestellt, experimentell ausprobiert,
die gewonnenen Daten erhoben bzw. gemessen und einer Bewertung unterzogen. Infolgedessen
konnte jedes System benotet werden.
Zur Bewertung der verschiedenen Fixierungsmethoden wurden mehrere Versuche an Leichen und
am Beinmodell durchgeführt. Die Herangehensweise war dieselbe wie bei den Wundspreizsystemen,
beginnend mit der Anforderungsliste. Besondere Aufmerksamkeit galt hierbei der Wirkung der
verschiedenen Kräfte, die unter der Operation gerade auch durch die Operationsinstrumente wirken,
und deren Belastung.
In einem weiteren Schritt ging es darum, neue Ansätze zur Fixierung während der Operation zu
finden. Als mögliche Lösungen wurden verschiedene Modelle dargestellt, ihre Vor- und Nachteile
untersucht, alle Lösungsvarianten in einem so genannten morphologischen Kasten dargestellt und
in CATIA V5 schematisch konstruiert. Nach einer systematischen Bewertung der Modelle wurde ein
System ausgewählt und konstruktiv ausgearbeitet. Abschließend wurden Technische Zeichnungen
des untersuchten Modells angefertigt.
Ergebnisse
Schlussfolgernd aus den Ergebnissen wäre die Entwicklung spezieller Wundspreizsysteme für die
Hüftendoprothetik vorteilhaft. Eine bestmögliche Lösung für die Anforderungen an die Methode der
minimal invasiven Chirurgie müsste eine gute Visualisierung, ausreichenden Platz im Arbeitsfeld
und eine Schonung der Weichteilgewebe und der Haut bieten.
Bei der Fixierung des Patienten fiel die Auswahl auf die Legholder-Manschette in Verbindung mit
einem Kniehalter. Priorität bei dieser Auswahl haben die Universalität des Systems durch Anpassungsmöglichkeit
an den jeweiligen Patienten sowie ein hoher Fixierungsgrad.
Eine 3-Punkt-Fixierung wurde in dieser Arbeit bei der Fixierung des Femurs favorisiert. Dieses
Zangensystem bietet höchste Stabilität auf Grund der 3-Punkt-Befestigung und ist somit am besten
geeignet. Die Stabilität und die Steifigkeit bei der Wirkung der verschiedenen Kräfte wurden durch
mathematische Berechnungen nachgewiesen und in FEM-Simulation getestet. Weiterhin sollten
möglichst schmale Haken zum Einsatz kommen, um die Schonung der Weichteilgewebe und Muskulatur
zu gewährleisten.
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Schlussfolgerung
Die vorliegende Arbeit stellt einen Beitrag dar, um die Implantation von Hüftendoprothesen bei
minimal invasiver Technik durch ein verbessertes Halte-Instrumentarium sicherer zu machen.
Lebenslauf
Name Mohamad Tarabolsi
Anschrift Maschinenelemente und Rechnergestützte
Produktentwicklung
Fachbereich Maschinenbau
Helmut-Schmidt-Universität
Universität der Bundeswehr Hamburg
Holstenhofweg 85
22043 Hamburg
E-Mail m.tarabolsi@gmx.net
Ausbildung
2004 - 2006 Masterstudium des „Biomedical Engineering“/HAW Hamburg
1998 - 2004 Studium der Medizintechnik / HAW Hamburg
1997 - 1998 Studium des Wirtschaftsingenieurwesens / HAW Hamburg
Universität Hamburg und TU Hamburg - Harburg
1996 - 1997 Studium Kolleg Hamburg
1995 - 1996 Universität Beirut/Goethe Institut Beirut/Libanon
1994 - 1995 Abitur
Wissenschaftliche Arbeiten
„Beurteilung vorhandener Fixierungs- und Positionierungssysteme der Hüftendoprothetik und
konstruktive Ausarbeitung eines Fixierungs- und Spreizsystems“(2005-2006)
„Biomechanische Prüfung humaner Knochentrabekel zur Beurteilung altersbedingter
Veränderungen“ (2004)
Schwerpunkte: Biomechanik/Hüftendoprothetik, Implantatwerkstoffe
Veröffentlichungen:
Artikel über Schmerztherapie der Facetteninfiltration im Bereich der Lendenwirbel in
Zusammenarbeit mit der Orthopädischen Praxis von Prof. Dr. Siemsen, Buxtehude
(Journal: Orthopädische Praxis 3/2004)
Berufs- und Fachverbände:
Arbeitskreis Medizintechnik e.V. (AMH)
Stipendien
Akademischer Auslandsdienst der HAW Hamburg 2001
Studentenwerk der Universität Hamburg 2003-2004
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