Forscher des Universitätsklinikum Frankfurt erhalten für Studie zur
lebensbedrohlichen Aortendissektion Typ A rund 152.000 Euro von Deutscher
Herzstiftung und Horst-Haas-und-Irene-Haas-Scheuermann-Stiftung

Eine akute Aortendissektion ist ein höchst gefürchteter Notfall, der
häufig tödlich endet und in den allermeisten Fällen unmittelbar operativ
versorgt werden muss. Bei der Aortendissektion reißt die innerste
Wandschicht (Intima) der Hauptschlagader (Aorta) ein und Blut gelangt
zwischen die darunter liegenden Wandschichten und bildet einen neuen mit
Blut gefüllten Gefäßinnenraum. Dieser kann von der Aorta abgehende Gefäße
zum Kopf oder die Herzkranzgefäße abdrücken und je nach Lage der
Dissektion die Blutversorgung innerer Organe verhindern oder zu Lähmungen,
Herzinfarkt, Schlaganfall oder Tod führen. Auch wenn er sofort chirurgisch
behandelt wird, sind bei diesem lebensbedrohlichen Notfall die
Komplikationsrate und die Sterblichkeit gegenüber planbaren Eingriffen
deutlich erhöht. Wird die akute Aortendissektion Typ A etwa nicht sofort
operiert, versterben statistisch gesehen innerhalb der ersten 48 Stunden
mit jeder Stunde, die diese akute Aortenkomplikation unbehandelt bleibt,
ein bis zwei Prozent der Patienten. Zwar gibt es bei Patienten mit akuter
Typ-A-Aortendissektion konkrete Risikofaktoren wie eine Erweiterung im
aufsteigenden Teil der Aorta (Aorta ascendens) sowie Alter, unbehandelter
Bluthochdruck und andere Herz-Kreislauf-Erkrankungen wie koronare
Herzkrankheit (KHK), die in der Prävention eine Rolle spielen. „Allerdings
benötigen wir dringend weitere eindeutigere Kriterien auf Basis von
Patientendaten vor und nach einer Typ-A-Aortendissektion, um
Risikopatienten noch vor einem notfallartigen Verlauf ihrer Erkrankung
identifizieren und vor schwerwiegenden Komplikationen schützen zu können“,
betont Prof. Dr. med. Thomas Walther, Direktor der Klinik für Herz- und
Gefäßchirurgie am Universitätsklinikum Frankfurt.

Innovative Forschung für neue präventive Strategien
Um mit Hilfe gezielter Forschungsarbeit ebensolche Kriterien für eine
zuverlässigere Vorhersage einer Typ-A-Aortendissektion aufzustellen,
stellt die Deutsche Herzstiftung Prof. Walther und seinem Forscher-Team
umfangreiche Fördermittel in Höhe von rund 152.000 Euro für die Dauer von
zwei Jahren zur Verfügung. Die Finanzierung des Forschungsvorhabens* wird
insbesondere auch mit der Unterstützung der Horst-Haas-und-Irene-Haas-
Scheuermann-Stiftung, Frankfurt am Main, ermöglicht. Die Stiftung stellt
mit 80.000 Euro einen beträchtlichen Teil der benötigten Mittel über die
Herzstiftung zur Verfügung. „Nur mit Hilfe neuer Forschungserkenntnisse
auf dem Gebiet der Typ-A-Aortendissektion können wir zu mehr
Patientensicherheit und einer besseren Überlebensprognose dieser
schwerstkranken Patienten beitragen. Die klinische Bedeutung des Vorhabens
für neue präventive Strategien ist sehr hoch“, wie der
Vorstandsvorsitzende der Deutschen Herzstiftung, Prof. Dr. med. Thomas
Voigtländer betont. Deshalb habe sich die Herzstiftung gemeinsam mit der
Horst-Haas-und-Irene-Haas-Scheuermann-Stiftung für die Förderung dieses
„auch international einzigartigen Vorhabens“ entschieden. „Wir freuen uns,
dass wir zusammen mit der Herzstiftung dieses einmalige Projekt, das viele
Leben retten wird, unterstützen können. Unsere Stifter wären sehr stolz
darauf gewesen, zu dieser Spitzenforschung einen finanziellen Beitrag zu
leisten“, hebt Josef Weyrich, Vorstandsvorsitzender der Horst-Haas-und-
Irene-Haas-Scheuermann-Stiftung, hervor. Ein „enormer Schub“ für ihr
Forschungsvorhaben sei die Unterstützung der beiden Frankfurter
Stiftungen, erklärt Klinikdirektor Prof. Walther bei der Scheckübergabe
auf dem Campus des Universitätsklinikums: „Wir danken der Herzstiftung und
der Horst-Haas-und-Irene-Haas-Scheuermann-Stiftung für diese umfangreiche
Forschungsförderung.“

Anatomische Auffälligkeiten der Aorta: Welche lassen Notfall vorhersagen?
Im Zuge des Alterns oder aufgrund von Herz-Kreislauf-Erkrankungen
(Arteriosklerose, unbehandelter Bluthochdruck), der genetischen
Veranlagung oder durch Rauchen können sich Abschnitte an Arterien
krankhaft aufweiten. Auch angeborene Herzfehler wie das Marfan-, Loeys-
Dietz- und Ehlers-Danlos-Syndrom sowie die biskupide Aortenklappe zählen
zu den Risikofaktoren der Aortendissektion. Neben diesen bekannten
Faktoren nimmt die geförderte Studie am Universitätsklinikum Frankfurt
unter der Leitung von Prof. Walther anatomisch-geometrische Messparameter
wie Durchmesser, Länge, Wanddicke und Winkel der aufsteigenden Aorta zu
Aortenbasis und Aortenbogen in den Fokus ihrer Untersuchungen. Unter
anderem, weil sich dadurch Rückschlüsse auf Areale in der Aorta ascendens
mit ersten Rissen und somit auch das Risiko einer Aortendissektion Typ A
ergeben können. Auch andere Auffälligkeiten wie die Plaquebildung in der
Aorta sollen Gegenstand der Untersuchungen sein. „Wir gehen vor allen
Dingen der Frage nach, inwiefern der Durchmesser der Aorta ascendens an
verschiedenen Stellen bei Patientinnen und Patienten mit
Typ-A-Aortendissektion bereits vor dem chirurgischen Eingriff erhöht ist,
und sich dieser Befund als zuverlässiger Indikator einer Aortendissektion
mit all ihrem Gefahrenpotenzial für Komplikationen oder Tod eignet“,
erläutert der Herz- und Gefäßchirurg. Im Schnitt kommt die
Aortendissektion bei 4,6 bis 12 pro 100.000 Einwohnern pro Jahr vor.

Integration in weltweit einzigartiges GERAADA-Register
Projektleiter Prof. Walther und sein Team werten für ihre Studie
Computertomographie (CT)-Daten von Patienten bei der Diagnosestellung
einer Typ-A-Aortendissektion und, falls verfügbar, auch Daten früherer CTs
sowie Daten aus den Nachuntersuchungen, also nach dem chirurgischen
Eingriff, aus. Ein enormer Vorteil gerade für die rückwirkende
(retrospektive) Datenauswertung früher Patientenfälle ist, dass die
multizentrisch angelegte retro- und prospektive Studie von Walther und
seinem Team in das 2006 etablierte Deutsche Register für akute
Aortendissektion Typ A (GERAADA) integriert ist. An etablierte Strukturen
des Registers anzuknüpfen, erleichtert den Einschluss neuer Patienten.
Ziel von Prof. Walther ist es, bis zu 500 neue Patienten prospektiv für
die Studie in den kommenden 2 Jahren zu rekrutieren. „Dieses Register gilt
als eines der weltweit umfangreichsten Sammlungen von Patientenfällen mit
Typ-A-Aortendissektion. Eingeschlossen sind bereits über 3.300
Patientenfälle, darunter auch zahlreiche aus dem Universitätsklinikum
Frankfurt“, bestätigt Walther. 50 deutschsprachige Herzzentren nahmen
bisher an GERAADA teil. Eine Steuerungsgruppe aus den zehn größten
Herzzentren des GERAADA-Registers soll mit Walther und seinem Team am
Universitätsklinikum Frankfurt für die Studie kooperieren. Als
Studienzentrum fungiert das interdisziplinär ausgerichtete „Aortenzentrum“
am Universitätsklinikum Frankfurt. „Hier bündeln wir für die Erhebung und
Auswertung der Daten die notwendigen Kompetenzen aus der Herzchirurgie,
Radiologie und Gefäß- und Endovaskularchirurgie“, erklärt Walther.

*Projekttitel: „Analyse der verschiedenen Diameter, Angulationen und der
Wandbeschaffenheit der Aorta ascendens als Prädiktoren für das Auftreten
von und für das Outcome nach einer Typ-A Aortendissektion“

Forschung nah am Patienten
Dank der finanziellen Unterstützung durch Stifterinnen und Stifter,
Spender und Erblasser kann die Deutsche Herzstiftung gemeinsam mit der von
ihr 1988 gegründeten Deutschen Stiftung für Herzforschung (DSHF)
Forschungsprojekte in einer für die Herz-Kreislauf-Forschung
unverzichtbaren Größenordnung finanzieren. Infos zur Forschung unter
www.herzstiftung.de/herzstiftung-und-forschung

Die Horst-Haas-und-Irene-Haas-Scheuermann-Stiftung fördert unter anderem
die Herzforschung und Stiftungen, die sich für benachteiligte und
behinderte Menschen einsetzen. Das Stifterehepaar – echte Frankfurter –
hat bestimmt, dass ihre Stiftung nur in erster Linie Frankfurter
Institutionen fördert.

Zur Hauptschlagader (Aorta)
Die Aorta hat die Aufgabe, das aus dem Herzen kommende sauerstoffreiche
Blut im Körper zu verteilen. So fließen etwa 200 Millionen Liter Blut im
Lauf eines Lebens aus dem Herzen in die Aorta und verteilen sich im
Körper, um Organe wie das Herz, das Gehirn, das Rückenmark, die Muskeln,
die Bauchorgane sowie Arme und Beine mit dem lebenswichtigen Sauerstoff zu
versorgen. Die Aorta entspringt direkt der linken Herzkammer und weist
beim gesunden Erwachsenen einen Durchmesser von etwa 2,5 bis 3,5 cm auf.
Sie hat die Form und den Verlauf eines Wanderstocks, der von rechts vorne
nach hinten links gedreht ist und nach unten entlang der Wirbelsäule
verläuft.

Seit dem 01.03.2022 begleitet die Ernst-Abbe-Hochschule Jena „Pascal“ und
„The connected shelf“. Das sind zwei innovative Ideen von Studierenden,
die im StartUpLab der Hochschule auf Umsetzbarkeit geprüft werden. Möglich
macht dies die REAHLIZE-Förderung im Projekt „StartUp@EAH“, welches das
Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) finanziert.

Die beiden Biotechnologiestudenten Lucas Just und Franz Uhlig streben mit
ihrem Vorhaben „Pascal“ die Entwicklung eines kostengünstigen
Ernährungsberaters für den Alltag und fürs Zuhause an. Egal ob zur
Optimierung des Hobbysports, einer ausgewogenen Ernährung oder der
normalen Diät – „Pascal“ erkennt am Essverhalten und an biologischen
Werten, welches Essen für einen gesunden, aber abwechslungsreichen
Ernährungsalltag zu empfehlen ist. Hierbei profitieren die beiden
Ideengeber von ihrer Vorliebe für Technik und Programmierung. Franz Uhlig
ist außerdem schon immer ein sehr begeisterter Hobbysportler. Er kennt die
Hintergründe, Bedürfnisse und Anforderungen vieler Sportarten und kann
darüber hinaus mit seinen Kontakten zum Leistungssport umfangreiches
Wissen beisteuern. Lucas Just hingegen bringt Erfahrung in der additiven
Fertigung und dem Entwickeln von elektronischen Schaltungen mit.

Während der sechsmonatigen REAHLIZE-Förderung sollen ein funktionsfähiger
Prototyp sowie ein entsprechendes Analyseprogramm entwickelt werden.
Hierzu sind verschiedene Konzepte für einzelne Bauteile mit 3D-Druckern
anzufertigen. Parallel wird die Elektronik im Gerät geplant und auf ihre
Funktionen überprüft.

„The connected shelf“ ist die Idee von Simo Benziane. Der Hobby-
Filmemacher und Masterstudent im Studiengang E-Commerce möchte ein
Waagesystem für ein smartes Regal entwickeln. Dies soll vor allem kleinen
und mittelständischen Unternehmen die Überprüfung, Optimierung und
Kontrolle des Warenbestandes im stationären Handel in Echtzeit
ermöglichen. Denn während im Online-Handel jeder Klick von Kunden auf
Produkte gemessen, gesammelt und analysiert werden kann, ist dies im
stationären Handel zum jetzigen Zeitpunkt nicht möglich. Damit werden den
Unternehmen wichtige Daten vorenthalten.

Das geplante Gerät soll in bestehende physische Regale eingesetzt werden
können. Der Datentransfer zwischen der Waage und dem Internet-of-Things-
Netzwerk wird durch die LoRaWAN-Technologie sichergestellt. Während der
REAHLIZE-Förderung vom 01.03. bis 31.08.2022 möchte Herr Benziane u. a.
einen Hardware-Prototyp entwickeln und eine cloudbasierte Datenbank
optimieren.

Die nächste REAHLIZE-Ausschreibungsrunde der Hochschule läuft bereits und
endet am 30.04.2022.

Mit Unterstützung des Fraunhofer WKI hat die Designerin Sofia Souidi
Holzwerkstoffplatten aus Holzfasern und Casein entwickelt. Casein ist ein
formaldehydfreies Bindemittel, das schon vor Jahrhunderten als Klebstoff
verwendet wurde. Beigemischte Farbpigmente und Granulate sowie 3D-
Formbarkeit sorgen für vielfältige Gestaltungsmöglichkeiten. Das Material
besteht aus recycelten Komponenten und ist selbst recyclingfähig.

Für die Produktion von Regalen, Schränken und anderen Möbelstücken werden
oft mitteldichte Faserplatten (MDF) verwendet, da sie vorteilhafte
Eigenschaften haben. Bei Schwankungen der Temperatur und Luftfeuchte im
Raum verziehen sie sich kaum. Dank ihrer homogenen Struktur lassen sie
sich sehr einfach zu Möbelstücken verleimen und sind gut streichfähig. In
einem Forschungsprojekt der Designerin Sofia Souidi mit dem Fraunhofer WKI
wurden Holzfaserplatten entwickelt, die die Vorteile von MDF aufweisen,
aber ohne petrochemische Bindemittel hergestellt werden können. Daher
emittieren die neu entwickelten Holzfaserplatten kein zusätzliches,
gesundheitskritisches Formaldehyd.

Das Projektteam hat Leim aus Casein (Milchprotein) verwendet, der bereits
im alten Ägypten als Klebstoff für den Möbel- und Bootsbau genutzt wurde.
Wegen strenger Hygieneauflagen werden in Deutschland jedes Jahr rund zwei
Millionen Liter Milch entsorgt. Daraus lässt sich Casein extrahieren. So
kann das Casein-Bindemittel aus einem vorhandenen Abfallprodukt
hergestellt werden – ohne Lebensmittelkonkurrenz.

»Gemeinsam mit der Produktdesignerin Sofia Souidi haben wir ein
hochleistungsfähiges, formaldehydfreies Bindemittel auf Casein-Basis
entwickelt. Kombiniert mit Holzfasern entsteht daraus ein Material, das
wie MDF verarbeitet werden kann – wir nennen es Superwood. Es lässt sich
sowohl zu Platten als auch zu Formteilen pressen und kann daher für den
Möbelbau und in der Architektur eingesetzt werden«, berichtet Dr. Steffen
Sydow, Projektleiter am Fraunhofer WKI.
Designerin Sofia Souidi ergänzt: »Denkbar wäre die Herstellung von Platten
aus unserem Material, die wie Gipskartonplatten vielseitig und
unkompliziert im Innenausbau verwendet werden könnten«.

Ein Ziel der Kooperation zwischen der Designerin und dem Forscher bestand
darin, recycelte Holzfasern aus Altholz zu verwenden, um daraus ein
Material zu entwickeln, welches selbst vollständig recyclingfähig ist.
Darüber hinaus wurde die Beimischung von andersfarbigen Forst- und
Produktionsabfällen erprobt. Dadurch lässt sich eine Vielzahl
gestalterischer Varianten erzeugen, die den Gedanken des Recyclings
visuell transportieren.

In der ersten Projektphase konzentrierten sich die Forschungsarbeiten auf
die Zusammensetzung und Optimierung des Materials im kleinindustriellen
Maßstab. Hier konnten vielversprechende Ergebnisse erzielt werden, die in
einer zweiten Projektphase auf den industriellen Maßstab übertragen
wurden.
»Für mich war die Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer WKI im Hinblick auf
die Überführung des Herstellungsprozesses in den industriellen Maßstab
besonders gewinnbringend. In meiner Werkstatt war ich zuvor an die Grenzen
der Umsetzbarkeit gelangt. Die technischen Möglichkeiten im Technikum des
Fraunhofer WKI haben meine vorhergehenden Versuche auf die nächste Ebene
gebracht. Darüber hinaus haben wir in der Zusammenarbeit festgestellt,
dass die Verzahnung von Wissenschaft und Design Vorteile für beide Seiten
bringt. Designspezifisches Wissen und die Einstellung, dass iterative
Gestaltungsprozesse relevante und ästhetische Ergebnisse hervorbringen,
fanden die ideale Ergänzung in der wissenschaftlichen Expertise am
Fraunhofer WKI« beschreibt die Designerin Sofia Souidi die Kooperation.

Aus ökologischen Gründen ist es sinnvoll, Produkte aus Holz oder
Holzwerkstoffen stofflich wiederzuverwerten anstatt sie nach der ersten
Nutzungsphase zu verbrennen oder zu deponieren. Damit gewinnen der
Recyclingprozess sowie die Recyclingfähigkeit von Holzwerkstoffen an
Bedeutung. Souidi und Sydow haben ein Recyclingkonzept für die Verwertung
des Superwood-Materials nach Ende der Nutzungszeit erstellt.

Die Holzwerkstoffindustrie sowie Unternehmen im Bereich Möbelherstellung,
Innenarchitektur, Messebau und Veranstaltungsorganisation erhalten mit
Superwood die Möglichkeit, zunehmend strengere Anforderungen hinsichtlich
Nachhaltigkeit und Formaldehydemissionen einzuhalten. Die vielfältigen
Gestaltungsmöglichkeiten des Materials ermöglichen den Einsatz in neuen
Geschäftsfeldern. Holz als Alternative für Beton wird aktuell in der
Architektur immer attraktiver. Superwood könnte als vielseitig gestaltbare
Alternative zu Gipskartonplatten eingesetzt werden und somit für die
Innenarchitektur beispielsweise in Tiny Houses interessant sein, in denen
großflächig Material neu verbaut wird. Auch im Fahrzeuginterieur, wie im
Innenausbau von Wohnmobilen und Wohnwagen, wäre das Material wegen der 3D-
Formbarkeit eine spannende Alternative.

Die erste Projektphase von Juli 2019 bis August 2021 wurde durch das
Fraunhofer-Netzwerk »Wissenschaft, Kunst und Design« im Rahmen einer
»Fraunhofer-Residenz« gefördert. Das Fraunhofer-Netzwerk trägt mit seiner
Arbeit dazu bei, den interdisziplinären Diskurs zwischen angewandter
Forschung, Kunst und Design zu fördern. Weitere Infos: https://www.art-
design.fraunhofer.de/
Die zweite Projektphase von September 2021 bis August 2022 wird durch die
IKEA Stiftung gefördert.
Weitere Informationen über das Projekt und zur Produktdesignerin Sofia
Souidi: https://www.superwood-project.com

Zum Hintergrund
Nachhaltigkeit durch Nutzung nachwachsender Rohstoffe steht seit über 75
Jahren im Fokus des Fraunhofer WKI. Das Institut mit Standorten in
Braunschweig, Hannover und Wolfsburg ist spezialisiert auf
Verfahrenstechnik, Naturfaser-Verbundkunststoffe, Bindemittel und
Beschichtungen, Holz- und Emissionsschutz, Qualitätssicherung von
Holzprodukten, Werkstoff- und Produktprüfungen, Recyclingverfahren sowie
den Einsatz von organischen Baustoffen und Holz im Bau. Nahezu alle
Verfahren und Werkstoffe, die aus der Forschungstätigkeit hervorgehen,
werden industriell genutzt.