Aktuelle Forschungsprojekte

Elektrische Komponenten in Kältekreisläufen

Wasserstoff- und Methan-Versuchsfeld am ILK

Thermische Speicherung mit PCM

Sole (Wasser)-Wärmepumpen

Thermische Kälteerzeugung / Absorptionskältetechnik

Entwicklung Prüfverfahren und Prüfstand für stationäre Einbau-Kältesätze

Nachweis der Lagerbeständigkeit von Kryoröhrchen

In-Situ-Untersuchungen zum Quellverhalten von Polymerwerkstoffen unter erhöhten Drücken und Temperaturen

Apparatur und Verfahren zur Degradationsprüfung

Zug- und Druckprüfung

Verbundvorhaben Öl-Effiziente Kältesysteme – Schmierstoffwahl für Kälteanlagen unter dem Gesichtspunkt der Energieeffizienz

Prüfverfahren für Außenluftfilter

Füllmengenreduzierung

Cl.Ai.Co - Clever Air Components

Kältemittel- und Kältemaschinenöl-Untersuchungen

MetPCM

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StellarHeal – Wound Healing in Space and on Earth

Deutsche Raumfahrtagentur im DLR

01/2025-12/2026

Holger Reinsch

+49-351-4081-5124

E-Mail senden

Fraunhofer ISC/ TLZ-RT Würzburg & Fraunhover ITEM Hannover

Ein disruptives Wundbehandlungskonzept für die Raumfahrtmedizin

Motivation und Zielstellung

Der Weltraum ist eine herausfordernde Arbeitsumgebung. Fehlende Schwerkraft und kosmische Strahlung führen zu Muskelabbau und Zellschäden. Auch die Wundheilung ist unter Raumfahrbedingungen erschwert. Die fehlende Schwerkraft stört Zellorganisation und Zellwachstum, während das dauerhafte Bombardement kosmischer Strahlen das Immunsystem unterdrückt. Dies führt zu Heilungsverzögerung, vermehrten Wundinfektionen und verstärkter Narbenbildung, während eine fachgerechte ärztliche Versorgung auf Raumfahrtmissionen nur sehr eingeschränkt verfügbar ist und nur eine begrenzte Menge an Wundversorgungsmaterialien vorhanden ist. Eine wochenlange Selbstversorgung mit täglichen Wundreinigungen und Verbandwechseln ist kaum vorstellbar. Der Astronaut muss sich einfach und effizient selbst versorgen können und schnell wieder einsatzfähig sein. Unsere Antwort auf diese Herausforderung lautet: StellarHeal.

Das Kooperationsprojekt mit dem Fraunhofer Institut für Silikatforschung (ISC), dem dort angesiedelten Translationszentrum für Regenerative Technologien (TLZ-RT) und dem Fraunhofer Institut für Toxikologie und Experimentelle Medizin (ITEM) dient der Entwicklung einer neuartigen Wundbehandlungstechnologie, die speziell auf die Herausforderungen der Raumfahrt ausgerichtet ist. Der Behandlungsansatz kombiniert eine blutungsstillende, biologisch abbaubare Wundeinlage mit einem kryokonservierbaren Zelltherapeutikum und vereint Aspekte der Materialforschung, Somatischen Zelltherapie und Kryobiologie. Die Projektbearbeitung erfolgt arbeitsteilig, wobei jeder Projektpartner seine fachspezifische Expertise einbringt: Das ISC entwickelt auf Basis moderner Spinnverfahren ein biologisch abbaubares Faservlies mit blutungsstillender Beschichtung für den Wundverschluss. TLZ-RT und ITEM erzeugen aus pluripotenten Stammzellen polarisierte Hautzellen, die für einen narbenfreien Wundverschluss sorgen und heilungsfördernde Immunzellen, welche die Wunde reinigen und Infektionserreger beseitigen. Das ILK Dresden entwickelt ein hochviskoses Zellträgergel, mit dem die therapeutischen Zellen in die Wunde eingebracht werden. Nach dem Blutungsstopp wird das Gel mit einer kleinen Spritze in das Faservlies appliziert. Es sorgt für eine gleichmäßige Verteilung der Zellen, stellt ein wachstumsförderndes Umfeld her und versorgt die Zellen mit den benötigten Nährstoffen und Wachstumsfaktoren. Gleichzeitig dient es als biologisches Gefrierschutzmittel und ermöglicht eine lebenserhaltende Kryokonservierung der therapeutischen Zellen. Mit Hilfe dieses multifunktionalen Gels werden diese am ILK Dresden lebenserhaltend eingefroren, um auch lange Weltraummissionen unbeschädigt im Kälteschlaf zu überdauern. Nach dem Auftauen der Spritze ist das Therapeutikum in wenigen Minuten einsatzbereit und kann verabreicht werden.

Aktueller Projektstand und Ausblick

Nach einjährigen Bearbeitungszeit konnte ein gut verträgliches Trägergel auf Basis natürlicher, gewebetypischer Biopolymere entwickelt werden, das eine mehrtägige Kultivierung menschlicher Hautzellen ermöglicht. Dabei konnte vollständig auf die Verwendung problematischer Gefrierschutzadditive verzichtet werden. In umfangreichen Versuchen wurde die Viskosität des Trägergels so optimiert, dass es fest genug ist, um eine stabile dreidimensionale Zellverteilung in der Wunde zu ermöglichen. Gleichzeitig ist es flüssig genug, um unter leichtem Druck mit einer Spritze in der Wunde verteilt zu werden. In umfangreichen Versuchen wurde der Einfrier- und Auftauprozess so optimiert, dass nach der Kryokonservierung eine ausreichende Gelfestigkeit erhalten bleibt. Nach einer speziellen kryoprotektiven Vorkultivierung wurden menschliche Spenderzellen in das Trägergel eingebracht. Mit einem selbst entwickelten Freezing-Rack und darauf abgestimmten Einfrierprogrammen gelang es, dass zellhaltige Trägergel erfolgreich zu kryokonservieren. Bis zu 100 % der kryokonservierten Spenderzellen aus menschlichem Hautgewebe (dermale Fibroblasten) überlebten den Einfrier- und Auftauprozess in einer Zellkulturplatte. Aufgrund der positiven Resultate sollen nun auch bald therapeutische Zellen der Projektpartner kryokonserviert werden. Nach einer erfolgreichen Kryokonservierung werden diese Zellen dann auch in einer Produktspritze eingefroren. Nach dem Auftauen soll an zwei In vitro – Modellen untersucht werden, ob die Zellen die Kryokonservierung nicht nur überleben, sondern sich anschließend weiter vermehren und Wunden verschließen können.

Sind alle Tests erfolgreich, können Zellen und Trägergel mit der Hilfe eines Industriepartners oder Investors in ein zulassungsfähiges Therapeutikum überführt werden. Dabei wird es vor auf Seiten des ILK Dresden vor allem darauf ankommen, tierische Seren und andere Zusatzstoffe für das Zellwachstum aus dem Gel zu entfernen und ohne Funktionsverlust durch klinisch zulassungsfähige Austauschstoffe zu ersetzen. Am Ende des Entwicklungsprozesses soll ein völlig neuartiges Wundtherapeutikum stehen, welches nach einmaliger Anwendung auch chronische Wunden mit ungünstiger Prognose vollständig und narbenfrei regeneriert. So soll nicht nur eine komplikationslose Wundversorgung für die Raumfahrt ermöglicht, sondern auch auf der Erde ein Durchbruch im Bereich der klinischen Wundversorgung erzielt werden. Langwierige Pflegemaßnahmen durch klinisches Fachpersonal, wie regelmäßigen Wundreinigungen und Verbandswechseln und antibiotische Unterstützungstherapien oder chirurgische Wundsanierungsmaßnahmen sollen durch eine einmalige, einfache Behandlung ersetzt werden, die ohne Nachsorge zu einer vollständigen Heilung führt.