Spitzenforschung an der Universitätsmedizin Mainz auf dem Gebiet der Biosilikatforschung ausgezeichnet
28.12.2010
Der Europäische Forschungsrat (ERC) stellt rund 2,2 Millionen Euro für die Arbeit des Molekularbiologen Prof. Dr. Werner E. G. Müller zur Verfügung. Im Institut für Physiologische Chemie der Universitätsmedizin der Johannes Gutenberg-Universität Mainz entwickelt Müller mit seinem Team intelligente nano-medizinische Biomaterialien, die sich unter anderem als Knochenersatzmittel und zur Behandlung von Osteoporose einsetzen lassen. Auch für den Bereich der Nano-Optik gehen von Müllers Forschung wichtige Impulse aus. Grundlagen dieser Arbeiten bilden Erkenntnisse, die an den ältesten bekannten Tieren gewonnen wurden – den Schwämmen.
Schwämme, wie sie in der Tiefsee vorkommen, sind der Schlüssel zur Herstellung von Biosilikat im Reagenzglas, wie Müller herausfand. Denn Schwämme verfügen über ein Silikatskelett und sind in der Lage, Silikat mithilfe von Enzymen zu produzieren. "Unser vorrangiges Ziel ist es jetzt, dreidimensionale, rein biologische Gerüststrukturen aus Biosilikat zu entwickeln, die später im Menschen knochenbildende Funktion übernehmen. Sollte uns das gelingen, so wäre dies wegweisend für die regenerative Medizin", betont Müller. So sollen Materialien entwickelt werden, die als Implantate im Bereich des Tissue Engineering, also in der Gewebetechnik einsetzbar sind. Zu diesen neuartigen Materialien zählen biosilikatbeschichtete Oberflächen, die sich auf dem Gebiet der Knochen- und Zahnersatzmaterialien beziehungsweise bei der Knochen- oder Zahnbildung einsetzen lassen.
Der Schlüssel für die innovativen Forschungsergebnisse ist laut Prof. Dr. Werner E. G. Müller die Orientierung an der Natur: "Aus evolutionsoptimierten Prozessen aus der belebten Natur können wir lernen, wie komplex strukturierte multifunktionelle anorganische Materialien wie Biosilikat aufgebaut werden. Dass die Bildung dieser Materialien unter biologisch schonenden Bedingungen erfolgt, ist dabei eine zentrale Erkenntnis. Daraus leitet sich unser Ziel ab, Biosilikat ohne aggressive Chemikalien herzustellen." Tatsächlich könnten Müller zufolge diese über molekulare Selbstorganisation ablaufenden Prozesse zur Herstellung neuartiger bioorganischer Materialien sowie von Verbundwerkstoffen aus nichtmetallischen, anorganischen Feststoffen wie Biosilikat dienen. "Auf Grundlage dieses Wissens ist von der Entwicklung neuer Lösungen für medizinische Anwendungen – insbesondere in der Chirurgie bei der Behandlung von Knochenfrakturen – auszugehen", so Müller weiter.
Am Beispiel der Schwämme gelang es seiner Arbeitsgruppe, erstmals den Weg vom Gen bis zur Skelettstruktur aufzuzeigen. "Im Rahmen des ERC Grants wollen wir jetzt die hochkomplexen Prozesse verstehen, die der Bildung der hierarchisch aufgebauten Biosilikat-Gerüste zugrunde liegen. Wir versprechen uns davon wegweisende Erkenntnisse auf dem Gebiet der Biosilizifizierung", benennt Müller ein zentrales Forschungsziel.
Silikat ist aber nicht nur ein wichtiges natürliches Skelettmineral. Vielmehr fungiert es als Grundmaterial in der modernen Mikroelektronik, etwa bei der Produktion von Transistoren. Deshalb könnte Biosilikat nicht nur in der Biofabrikation glasartiger Materialien Anwendung finden, sondern auch zur Herstellung medizinisch bedeutsamer Sensoren sowie Licht leitender Fasern in der Nano-Optik dienen.
"Der ERC Advanced Grant für Prof. Dr. Werner E. G. Müller ist eine persönliche Auszeichnung und ein wichtiger Baustein zur Weiterführung und Weiterentwicklung exzellenter Forschungsarbeiten an der Universitätsmedizin Mainz. Darüber hinaus ist dieser Grant ein Gradmesser der hohen Qualität der bisherigen Grundlagen-Forschungsergebnisse auf diesem Forschungsfeld, die bereits in der Anwendung zu Patentanmeldungen geführt haben", betont der Wissenschaftliche Vorstand der Universitätsmedizin Mainz, Prof. Dr. Dr. Reinhard Urban.
Voraussetzung für den Erhalt eines "ERC Advanced Grant" ist die überragende individuelle Forschungsexzellenz. Mit ERC Advanced Grants unterstützt der Europäische Forschungsrat exzellente und etablierte Forscherinnen und Forscher. Das Ziel: Es sollen bahnbrechende Erkenntnisse in der Grundlagenforschung oder der angewandten Forschung für Europa gewonnen werden. Die administrative Betreuung, nicht nur rund um diesen Grant, erfolgt durch das European Project Office beim Wissenschaftlichen Vorstand der Universitätsmedizin Mainz.
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