Forschende aus den Gruppen BioPhysics und Polymer Chemistry and Materials des Adolphe-Merkle-Instituts haben ein hochdotiertes europäisches Pathfinder-Stipendium in Höhe von insgesamt 3 Millionen Euro für die Entwicklung neuartiger künstlicher Muskeln erhalten. 

Das INTEGRATE-Projekt wird von Gruppenleiter Dr. Alessandro Ianiro (BioPhysics) zusammen mit seinen Kollegen Dr. José Berrocal (Polymer Chemistry and Materials) und Prof. Michael Mayer (BioPhysics) geleitet. Ziel ist es, flexible Antriebsgeräte zu entwickeln, die durch metabolische (biochemische) Energie angetrieben werden und so den Bedarf an externen Energiequellen überflüssig machen. Implantierbare Materialien, die auf dieser Technologie basieren, würden gesunden Muskeln ähneln und geschädigte Muskeln ersetzen, oder könnten in komplexe Prothesen eingebaut und von kleinen, in den Körper implantierten Energieeinheiten versorgt werden.

Energie in Bewegung umwandeln
Die Fähigkeit, Energie in kontrollierte Bewegung umzuwandeln, ist eine der faszinierendsten Eigenschaften lebender Organismen und hat die Entwicklung von Technologien inspiriert, die in der Lage sind, mechanische Operationen durchzuführen. Dieser Prozess hat zur Verwendung von harten und weichen Maschinen als implantierbare medizinische Geräte geführt, z. B. Herzschrittmacher oder Prothesen. Allerdings verhindern einige Einschränkungen, dass ihr enormes Potenzial ausgeschöpft werden kann. Dazu gehört die Diskrepanz zwischen den mechanischen Eigenschaften und den biologischen Geweben, die Notwendigkeit sperriger Geräte für die pneumatische Aktivierung, oder externe Energiequellen.

Bionische Muskeln der nächsten Generation
INTEGRATE zielt auf drei wissenschaftlich-technische Durchbrüche ab, um diese Einschränkungen zu überwinden. Erstens die Entwicklung von flexiblen Antriebsmaterialien der nächsten Generation, die die Funktionsweise tierischer Muskeln nachahmen. Diese bionischen Muskeln (BM) werden flexibel, biokompatibel, multifunktional und energieeffizient sein und über Betätigungseigenschaften wie menschliche Muskeln verfügen. Zweitens wird der 3D-Druck dieser Materialien in grossem Massstab die Herstellung von massgeschneiderten BM für Patient_innen ermöglichen. Drittens wird das künstliche Organ in der Lage sein, metabolische (biochemische) Energie zu sammeln und in Elektrizität umzuwandeln.  Biosensoren werden die künstlichen Muskeln mit physiologischen Signalen in Verbindung bringen.

Das Pathfinder-Programm des Europäischen Innovationsrats unterstützt die Erforschung mutiger Ideen für komplett neue Technologien. Es begrüsst die hochriskante, gewinnbringende interdisziplinäre wissenschaftliche Zusammenarbeit auf Spitzenniveau, die technologische Durchbrüche ermöglicht. In der letzten Förderrunde wurden nur sechs Prozent der Anträge (56 von 868 Vorschlägen) ausgewählt, darunter INTEGRATE. Das Projekt ist auch das einzige, das von einer Schweizer Universität geleitet wird.
 

Das Projekt INTEGRATE bringt Partner aus folgenden Bereichen zusammen:
Adolphe-Merkle-Institut, Universität Freiburg, Schweiz (leading scientific house)
Laboratory of Physical Chemistry, Eindhoven University of Technology, Eindhoven, Niederlande
Dipartimento di Ingegneria dell'Impresa «Mario Lucertini», Università degli Studi di Roma Tor Vergata, Rom, Italien
Laboratoire de Physique des Solides, CNRS, Paris, Frankreich
VELTHA International Research Association, Brüssel, Belgien