Förderprojekt MoReBioMed

 

Auf dem Weg zu einer modellbasierten Regelung der biohybriden Implantatreifung

 

ProcessModelling – Prozessorientiertes Reifungsmodell der biohybriden Herzklappe im Bioreaktor

 

Motivation

Biohybride Implantate bestehen aus einem textilen Scaffold, welcher mit patienteneigenem Gewebe überzogen ist. Dadurch vereinen sie mechanische Stabilität und Biokompatibilität und weisen durch diese Eigenschaften großes Potential im Bereich der künstlichen Herzklappen auf. Für die robuste Herstellung implantierbarer biohybrider Herzklappen in einem Bioreaktor ist eine Standardisierung des Herstellungsprozesses zwingend erforderlich. Jedoch muss auch die Individualität jeder hergestellten Herzklappe berücksichtigt werden.

 

Projektziele und Methoden

Urheberrecht: © DFG

Das Ziel des Teilprojektes ProcessModelling ist die Erstellung eines prozessorientierten Modells des Reifungsprozesses biohybrider Herzklappen im Bioreaktor. In Zusammenarbeit mit dem Institut für angewandte Medizintechnik (AME) und dem Institut für Molekulare Herz-Kreislaufforschung (IMCAR) werden für ein solches Modell relevante Eingangs-, Ausgangs- und Zustandsgrößen identifiziert. Anschließend werden die dynamischen Zusammenhänge dieser Größen analysiert und modelliert. Besonders die Beobachtbarkeit des Systems spielt eine große Rolle für die Erfassung der biologischen Dynamiken bei der Gewebebildung. Für die Validierung des Modells wird ein Bioreaktor-Prüfstand konzipiert, welcher mit entsprechender Sensorik und Aktorik erschlossen wird. Mit Hilfe des Prüfstands werden Experimente durchgeführt, mit denen die Validität potenzieller mathematische Modelle untersucht werden kann.

 

Innovation und Perspektiven

Das in diesem Projekt entwickelte mathematische Modell könnte als Basis für eine spätere modellbasierte Regelung des Reifungsprozesses der biohybriden Herzklappen dienen. Eine solche Regelung würde auf Basis des aktuellen Zustands der reifenden Herzklappe die weitere Entwicklung prädizieren und darauf basierend den optimalen Stellgrößenverlauf berechnen. Es ist zu erwarten, dass auf diese Weise eine robuste Herstellung von implantierbaren, biohybriden Herzklappen ermöglicht wird.

 

Projektpartner
RWTH Aachen, AME - Institut für Angewandte Medizintechnik Uniklinik Aachen, IMCAR - Institut für Molekulare Herz-Kreislaufforschung