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Projekte

Die Abteilung MBS ist an diversen Projekten des Instituts Metallische Biomaterialien beteiligt, welche in verschiedenen nationalen und internationalen Forschungsverbünden durchgeführt werden oder wurden.


BMBF Computational Life Sciences - MDLMA

Bmbf Mdlma Multi-task Network Model

MDLMA-Netzwerkmodell

MDLMA - Multi-task Deep Learning for Large-scale Multimodal Biomedical Image Analysis (Multitasking Deep Learning für die multimodale biomedizinische Bildanalyse in großem Maßstab)

Um die stetig wachsende Anzahl biomedizinischer Daten aus verschiedensten Quellen bzw. Bildgebungsmodalitäten, wie z.B. der Magnetresonanztomographie (MRT), Computertomographie (CT), Kleinwinkelröntgenstreuung (SAXS) oder Histologie, effizient verarbeiten und analysieren zu können, werden in dem Projekt generische “Deep Learning“ (DL) Methoden entwickelt.

Die in dem Projekt entwickelten Methoden und Softwarewerkzeuge werden eingesetzt für die Untersuchung und Entwicklung biologisch abbaubarer Implantatmaterialien auf Magnesiumbasis.

In dem Projekt werden unter der Leitung von Prof. R. Willumeit-Römer das Hereon, zwei Institute der Universität zu Lübeck, das DESY und die Syntellix AG zusammen arbeiten.

MDLMA Website Bekanntmachung des BMBF zur Fördermaßnahme "Computational Life Sciences" 2017


HGF Incubator - Uncertainty Quantification

Hgf Incubator Uncertainty Quantification Grafic

Uncertainty Quantification

Uncertainty Quantification - From Data to Reliable Knowledge (Quantifizierung der Unsicherheit - Von Daten zu verlässlichem Wissen)

Die Wissenschaft ist in eine Ära eingetreten, in der eine Lawine von Daten verfügbar wird, und Helmholtz-Forscher sind führend auf dem Gebiet der Experimental- und Simulationswissenschaften, die zu dieser Entwicklung beitragen. Eine der größten Herausforderungen besteht heutzutage darin, solche Daten zur Lösung der wichtigsten Fragen der Gesellschaft, der Wissenschaft und der Wirtschaft zu verwenden.

Sowohl Daten als auch Methoden unterliegen Unsicherheiten, die in realen Anwendungen häufig als unvermeidbare Belastung angesehen werden. Mit geeigneten Analysemethoden kann Unsicherheit jedoch zu einer wertvollen Informationsquelle werden.

In dem Projekt werden insgesamt sieben Helmholtz-Zentren zusammen daran arbeiten, einen gemeinsamen Rahmen für den Wissenstransfer im Bereich der Unsicherheitsquantifizierung (UQ) bereitzustellen. Wir werden angewandte Forscher mit denen aus Mathematik, Statistik und Informatik zusammenbringen. Darüber hinaus werden wir Kooperationen zwischen Forschungszentren und Anwendungsgebieten aufbauen, um das dezentrale Know-how der Helmholtz-Gemeinschaft voll auszuschöpfen.

Die Aufgabe unserer Gruppe am Hereon wird es sein, die Computermodellierung der Magnesiumlegierungskorrosion mit den vielen verfügbaren Daten zu verknüpfen, um die Vorhersagekraft des Modells auf der Grundlage der Menge und Qualität der Daten zu quantifizieren, die als Eingabe und Validierung verwendet werden.

Uncertainty Quantification website (engl.) Der Helmholtz-Inkubator


EU MSCA ETN - MgSafe

MgSafe Logo

MgSafe Logo

Promoting patient safety by a novel combination of imaging technologies for biodegradable magnesium implants - Förderung der Patientensicherheit durch eine neuartige Kombination von Bildgebungstechnologien für biologisch abbaubare Magnesiumimplantate

Im Rahmen des von Prof. Willumeit-Römer koordinierten European Training Network erforschen 15 Nachwuchswissenschaftler (ESRs) bioabbaubare Magnesium-Implantate für die Medizin.

Das Projekt vereint acht Universitäten und Forschungseinrichtungen sowie vier Technologie-Firmen aus acht europäischen Ländern. Es wird mit rund vier Millionen Euro durch die Europäische Union (EU) gefördert.

In ihren Forschungsarbeiten werden die jungen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler verschiedenen Bildgebungsverfahren nutzen, um das Verhalten von Magnesiumimplantaten zu untersuchen, während sich diese bioverträglich abbauen. Die Bilddaten werden mit molekularbiologischen / biochemischen Analysen kombiniert, wodurch die Informationen über physiologische Veränderungen vertieft und ergänzt werden. Alle so gewonnenen biologischen und chemischen Daten werden durch computergestützte 3D-Methoden, Simulationen und mashine learning Ansätze zusammengeführt.

Die Koordinatorin des Projektes, Prof. Dr. Regine Willumeit-Römer, Institutsleiterin im Helmholtz-Zentrum Hereon, Bereich Metallische Biomaterialien, erklärt: „Die biomedizinische Bildgebung bildet eine tragende Säule für Diagnostik und Therapieüberwachung neuer Implantatmaterialien. Für die neue Klasse der biologisch abbaubaren Magnesium-basierten Implantate muss diese noch verbessert werden. Im Projekt MgSafe werden wir neue Techniken etablieren und 15 Doktoranden fachübergreifend sowohl in der Bildgebungs- als auch in der Implantat-Technologie ausbilden.“

EU MSCA ETN - MgSafe website (engl.) Europäische Kommission Marie Skłodowska-Curie Actions website (engl.) Europäische Kommission Marie Skłodowska-Curie Actions Artikel (engl.)
Logo Marie Skłodowska-curie Actions

Dieses Projekt wurde aus dem Forschungs- und Innovationsprogramm Horizont 2020 der Europäischen Union im Rahmen der Marie Skłodowska-Curie Finanzhilfevereinbarung Nr. 811226 finanziert.

MgSafe Video


BMBF RÅC - SynchroLoad (2016-2020)

Push out Test einer Mg-Schraube in Knochengewebe

Push-out-Test einer Mg-Schraube in Knochengewebe

SynchroLoad - Versagen bei abbaubaren metallischen Implantaten

Kooperation im Rahmen des Röntgen-Ångström-Clusters, einem deutsch-schwedischen Forschungsverbund auf dem Gebiet von Materialwissenschaften und Strukturbiologie.

Ziel dieses Projekts ist es, zu verstehen wie Abbau und Versagensmechanismen bei abbaubaren Mg Implanten zusammenhängen. In lebenden Systemen beeinflussen sich Korrosionsprozesse des Implantats und (Bio)Chemie des lebenden Gewebes auf eine höchst komplexe Weise. Daher wird die Schnittstelle von Gewebe und Implantat sehr umfangreich charakterisiert werden: biomechanisch ebenso wie morphologisch, biologisch und chemisch. Schließlich wird die Knochenstruktur noch vergleichend untersucht, um herauszufinden, welchen Einfluss verschiedene Implantatmaterialien auf das Gewebe haben.

SynchroLoad Website mehr zu Röntgen-Ångström-Cluster (engl.)


BMBF Verbundprojekt MgBone (2016 -2019)

MgBone Graphical Abstract

MgBone grafische Kurzfassung

MgBone - Multimodale Bildgebung zur strukturellen Analyse der Knochenmodellierung induziert durch abbaubare Magnesiumimplantate

Kooperation im Rahmen der Fördermaßnahme: Erforschung kondensierter Materie an Großgeräten. Es kooperieren das Molecular Imaging North Competence Ceter (MOIN CC) in Kiel, das Helmholtz-Zentrum Hereon (Hereon) sowie das Department of Prosthodontics der Universität Malmö (MAH)

Ziel des Projekts war es, gemeinsam eine Mess- und Auswerteumgebung und ein Kompetenznetzwerk zu schaffen, mit deren Hilfe die biomechanische, biomedizinische, biochemische und physikalische Tauglichkeit innovativer Implantate evaluiert werden kann.

Ein Schwerpunkt der Aktivitäten des Hereon war dabei die Weiterentwicklung von bereits etablierten Synchrotrontechniken im Hinblick auf neue Probenumgebungen. So wurden Designs und Konzepte für eine Push-Out Zelle erarbeitet, die es erlaubt, die mechanische Belastung von Knochen und Implantat in situ mittels Röntgenstreutechniken zu charakterisieren.

Eine weitere Aufgabe von Hereon war es, Mg-Implantate im Knochen mit verschiedenen Synchrotontechniken zu untersuchen und anschließend die Ergebnisse zusammenzuführen (multimodale Auswertung). Dabei wurden die Proben zunächst mittels hochauflösender Synchrotron-Tomographie (SRμCT) charakterisiert, um Aufschluss über die Morphologie des Implantats, des Knochens und der Abbauprodukte zu erhalten. Anschließend wurden Untersuchungen mittels hochauflösender Raster-Klein- und Weitwinkelstreuung (SAXS und XRD) durchgeführt, mit dem Ziel, die Knochenultrastruktur an der Implantat-Knochen Grenzfläche zu beurteilen.
Dabei konnte gezeigt werden, dass die Hydroxylapatitkristalle im neu gebildeten Knochen wesentlich ungeordneter sind als in weiter entfernten Bereichen.

Die im Projekt gewonnenen Daten ermöglichen Rückschlüsse auf die Art der Knochenneubildung an der Implantatgrenzfläche und tragen so zur Entwicklung zukünftiger Implantate bei. Ziel ist es, Implantatmaterial speziell im Hinblick auf seine Wechselwirkung mit Knochengewebe zu entwickeln. Dies kann nur gelingen, wenn wir den Einfluss der Knochenheilung auf die Magnesiumkorrosion und umgekehrt verstehen.

MgBone Website