Sensoranordnung auf Basis des Seidenspinnerproteins Fibroin zur Unterstützung von Transplantationsprozessen (SensoFib)

• Antragsteller: Professor Dr. Michael J. Schöning
• Fachliche Zuordnung: Biomedizinische Systemtechnik ; Medizinische Physik, Biomedizinische Technik ; Messsysteme
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 548199022

Mikrovaskulären Lappentransplantationen gehören zu den aufwändigsten, kostspieligsten und einer der am häufigsten plastisch-chirurgisch Operationen. In vielen Fällen kommt es allerdings zu einem Versagen der Blutversorgung des Transplantats innerhalb der ersten 72 Stunden, deshalb ist eine engmaschige Überwachung erforderlich. Typischerweise verwendete Methoden sind allerdings zum Teil sehr subjektiv, benötigen große klinische Erfahrung und geschultes medizinisches Personal. Trotzdem kommt es in bis zu 8% der Fälle zu einem Verlust des Gewebetransplantats, weswegen objektivere Methoden benötigt werden. Daher soll in diesem Projekt ein Sensorarray entwickelt werden, welches zwischen Lappentransplantat und dem ursprünglichen Defekt positioniert wird und relevante Parameter (Temperatur, Impedanz und Sauerstoffpartialdruck (pO2)) für die Transplantats-Überlebensrate ermitteln soll. Das implantierte Sensorarray muss biokompatibel und biodegradierbar sein, um Folgeoperationen zu verhindern. Das biohybride, implantierbare Sensorarray nutzt als Ausgangsmaterial biobasiertes, biokompatibles, biodegradierbares Seidenfibroin als flexible und gleichzeitig mechanisch belastbare Trägerfolie (Substratmaterial) für den Sensorchip. Dieser soll verschiedene Elektrodenanordnungen (Mäander, Interdigital-, kreisförmige Elektroden) integrieren, welche mittels Dünn- bzw. Dickschichttechnik aus Magnesium (für Impedanz-/Temperaturmessung) bzw. Kohlenstoffpaste (pO2-Messung) hergestellt werden. Seidenfibroin ist ein Protein, welches aus dem Kokon der Seidenraupe Bombyx mori durch den Anwendungspartner Fibrothelium GmbH extrahiert wird; es soll im Rahmen des Vorhabens weiter bzgl. der Degradationseigenschaften optimiert werden. Das bioresorbierbare Magnesium, für die leitfähigen Elektrodenstrukturen, zeigt vergleichbare Eigenschaften und wird durch den Anwendungspartner Meotec GmbH zur Verfügung gestellt. Im Rahmen dieses Projekts werden die Sensorkonzepte auf einem Gesamtsystem implementiert, sowie die Eigenschaften der Komponenten, in enger Zusammenarbeit mit den Anwendungspartnern, für den Anwendungszweck angepasst und optimiert. Die einzelnen Sensormesswerte werden zu einem Merkmalskombinationsmodell zusammengeführt, welches eine individuelle, personalisierte Überwachung der Funktionalität des Transplantates ermöglicht. Weiterhin werden zur Steuerung und Optimierung der Lebensdauer des Sensorarrays neuartige Passivierungs-/Verkapslungsmaterialien etabliert und Untersuchungen zur Biokompatibilität und Biodegradierbarkeit durchgeführt.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen (Transferprojekt)
• Anwendungspartner: Fibrothelium GmbH; Meotec GmbH