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Als eine führende unternehmerische Universität sind wir ein globaler Tauschplatz des Wissens und gestalten die Zukunft mit Talenten, Exzellenz und Verantwortung.

Wir inspirieren, fördern und entwickeln Talente in all ihrer Vielfalt zu verantwortungsvollen, weltoffenen Persönlichkeiten und befähigen sie, mit höchster Wissenschaftlichkeit und technischem Sachverstand, mit unternehmerischem Mut und gesellschaftspolitischer Sensibilität, und mit einer lebenslangen Bildungsoffenheit den Innovationsfortschritt für Mensch, Natur und Gesellschaft zu gestalten.

Im Umgang miteinander und mit unseren Kooperationspartnerinnen und -partnern geben uns unsere Leitwerte eine zuverlässige Orientierung:

Die Technische Universität München ist dem Innovationsfortschritt für Mensch, Natur und Gesellschaft verpflichtet. Mit Pioniergeist, Kreativität und Verantwortungsbewusstsein verknüpfen wir unsere vielfältigen Kompetenzen in den Ingenieur- und Naturwissenschaften sowie der Medizin mit denen der Wirtschafts-, Geistes-, Sozial- und Politikwissenschaften, um unsere Wirkungskraft für eine nachhaltige Entwicklung der Gesellschaft zu stärken. Mit Blick auf die Erhaltung des Ökosystems Erde berücksichtigen wir dabei die Anforderungen der Natur, gehen sorgsam mit Ressourcen um und räumen dem Schutz von Mensch und Umwelt hohe Priorität ein. Aus Verantwortung für die nachfolgenden Generationen fließen neueste Erkenntnisse aus der Forschung unmittelbar in unsere Kooperationen mit Schulen, in die Curricula unserer Studiengänge, in Fort- und Weiterbildungsprogramme sowie in nachhaltige Technologieunternehmen mit Wachstumspotential ein.

Die Technische Universität München orientiert sich wissenschaftlich, strukturell und organisatorisch an den höchsten internationalen Standards und entwickelt diese fort. Wir verstärken uns mit internationalen Talenten, schließen Allianzen mit weltweit führenden Lehr- und Forschungseinrichtungen und kooperieren mit potentialreichen Partnereinrichtungen. Mit unserer „Emerging Fields Policy“ erschließen wir international allianzfähige Zukunftsfelder in Forschung, Innovation, Lehre und akademischer Weiterbildung.

Basierend auf dem freiheitlichen Wertekanon einer aufgeklärten Gesellschaft verbindet die Technische Universität München ihre weltoffene Vernetzung mit der Achtung vor dem Selbstverständnis der Menschen aus allen Kulturkreisen und Weltregionen. Mit internationalen Standorten und Partnerschaften tragen wir zur Völkerverständigung bei.

Ihre Innovationskraft schöpft die Technische Universität München aus den vielfältigen Motivationen, Begabungen und Welterfahrungen ihrer Studierenden, Mitarbeitenden, Alumni, und den zahlreichen Persönlichkeiten, die als Kooperationspartnerinnen, Mäzene, Förderer und Unterstützerinnen unseren Handlungshorizont erweitern. Wir fördern unsere Talente darin, ihre individuellen Entwicklungspotentiale zu erkennen und zur Entfaltung zu bringen. Unsere Bildungsziele sind Fachkompetenz und Urteilsfähigkeit, ein Verständnis für andere Disziplinen und Teamfähigkeit, sowie ein ausgeprägtes Verantwortungsbewusstsein. Kognitive Flexibilität, kulturelle Sensibilität, Weltoffenheit und soziale Kompetenz sind uns ebenso wichtig wie fachliche Souveränität und unternehmerischer Mut. Gezielt fördern wir Talente über alle Karrierestufen in der TUM: Junge Akademie, der TUM Graduate School, der TUM Faculty Tenure Track Academy, dem TUM Institute for Advanced Study und dem TUM Institute for LifeLong Learning.

Die individuellen Begabungen, vielfältigen Erfahrungen und die Diversität der Menschen in der TUM-Familie sind der Schlüssel unserer Mission in die Zukunft. Unsere Universitätsgemeinschaft lebt von gegenseitigem Respekt, einer gedankenoffenen Kultur, einem freien Austausch von Meinungen, Ideen und Erfahrungen und der gegenseitigen Wertschätzung. Wir fördern aktiv die Gleichstellung von Talenten unabhängig von Geschlecht, Nationalität, Religion, Weltanschauung, körperlicher Voraussetzungen, Alter und sexueller Identität. Als familienbewusste Universität investieren wir in die Vereinbarkeit von Familie, Studium und Beruf. Wir fördern die soziale und fachliche Kompetenz, Flexibilität, Kommunikations- und Teamfähigkeit der Mitglieder unserer TUM-Familie. Wir bekennen uns zu einem transparenten, motivierenden und kooperativen Führungsstil, der Raum für partizipative Mitgestaltung eröffnet, und pflegen eine offene Kommunikation nach Innen und Außen.

Die Technische Universität München ist der Verknüpfung von Spitzenforschung und exzellenter Lehre verpflichtet. Entsprechend unserem Selbstverständnis als eine international führende Lehrinstitution (TUM Lehrverfassung) bieten wir unseren Studierenden eine zukunftsorientierte akademische Ausbildung mit fachlichem Tiefgang und fördern ihre Kreativität, Motivationen und individuellen Begabungen. Im Sinne unseres disziplinenübergreifenden Bildungsanspruchs erweitern wir ihren Denk- und Handlungsradius und prägen ihre Persönlichkeit als verantwortungsvolle Weltbürgerinnen und Weltbürger mit gesellschaftspolitischem Gespür. Dazu entwickeln wir unsere didaktischen Lehrkonzepte ständig fort und nutzen komplementäre Formate der Präsenzlehre sowie moderne digitale und interaktive Werkzeuge. Auf der Grundlage eines vertrauensvollen Verhältnisses zwischen Lehrenden und Lernenden berücksichtigen wir die Perspektiven und Bedürfnisse unserer Studierenden und Mitarbeitenden. Mit Kultur-, Kunst- und Sportangeboten setzen wir auf eine gesamtheitliche Aus- und Weiterbildung, um den Geisteshorizont der Studierenden und Mitarbeitenden zu erweitern und sie zu neuen Denkweisen zu anzuregen.

In Zeiten des beschleunigten Wandels übernehmen wir gesellschaftliche Verantwortung und wollen als lebenslange Bildungspartnerin unsere eigenen Mitarbeitenden, unsere Alumni genau wie Fach- und Führungskräfte aus Unternehmen, Politik und Gesellschaft mit kontinuierlichen, wissenschaftlich fundierten Fort- und Weiterbildungsangeboten des TUM Institute for LifeLong Learning beruflich erfolgreich halten.

Die Technische Universität München bekennt sich zum wettbewerblichen Leistungsprinzip. Wir bringen Ergebnisse der Grundlagen- und der angewandten Forschung in marktorientierte Innovationsprozesse ein und fördern den „Entrepreneurial Spirit“ in allen Bereichen der Universität. Wir initiieren nachhaltig wachstumsorientierte und technologiebasierte Firmengründungen unserer Mitglieder und unterstützen sie von der Ideenfindung bis zur erfolgreichen Marktpositionierung. Unser unternehmerisches Handeln richtet sich konsequent danach aus, gemeinsam mit unserem An-Institut UnternehmerTUM eine europaweite Führungsrolle bei der Ausgründung wachstumsorientierter Technologie-Start-ups aus der Studierendenschaft sowie der wissenschaftlichen Spitzenforschung einzunehmen.

Die Gemeinschaft der Technischen Universität München verbindet die Begeisterungsfähigkeit und den Wissensdurst der Studierenden, die Kreativität und das Engagement der Lehrenden und Mitarbeitenden, den Ideenreichtum und Wirkungsradius der Absolventinnen und Absolventen sowie die Lebenserfahrung der Emeriti und Alumni im weltweiten Verbund. Wir schätzen den Sachverstand, den Erfahrungshorizont und das Engagement unserer TUM Senior Excellence Faculty sowie deren aktive Mitarbeit als wertvolle Ratgeberinnen und Ratgeber für die Universitätsentwicklung. In einem generationsübergreifenden Ansatz gestalten die Mitglieder der Universitätsgemeinschaft den Fortschritt in Forschung, Innovation und Lehre.

Im Bewusstsein einer gesellschaftlichen, wirtschaftlichen und kulturellen Verantwortung für unser Land und dessen Bürgerinnen und Bürger lebt die Technische Universität München eine Kultur der Transparenz und des öffentlichen Dialogs. Wir setzen uns zum Ziel, unsere Studierenden für die verantwortungsvolle Gestaltung gesellschaftlicher Veränderungsprozesse wirksam auszubilden. Dafür schaffen wir mit unseren Kompetenzen in der Lehrerbildung und der Bildungsforschung, der Sozial-, Politik- und Wirtschaftswissenschaften beste Voraussetzungen. Mit interdisziplinären Ansätzen integrieren wir in der TUM School of Social Sciences and Technology, der Hochschule für Politik München sowie im TUM Institute for LifeLong Learning die Bürgerinnen und Bürger in Entwicklungsprozesse für Innovation und Bildung. Wir suchen den intensiven Dialog mit der Wirtschaft, der Politik und der Öffentlichkeit sowie mit unseren Alumni als Botschafterinnen und Botschafter in der Welt.

Wir zeigen, wer wir sind, was uns künftig antreibt und was uns ausmacht, anhand von spannenden Forschungsprojekten, durch Einblicke in die zukünftige Organisationsstruktur und mit Geschichten von Visionärinnen und Machern, Gründerinnen und Pionieren.

Das TUM Compliance Office sichert die Integrität und Transparenz unserer Universität. Als zentraler Baustein der TUM Good Governance wurde es im Hochschulpräsidium eingerichtet, wo es weisungsunabhängig unter der Leitung der Vizepräsidentin für Compliance arbeitet.

Bioinspirierte Herzklappen aus dem 3D-Drucker

Ein Forschungsteam hat Gerüste für künstliche Herzklappen aus dem 3D-Drucker entwickelt, die es ermöglichen sollen, im Patienten neues Gewebe aus körpereigenen Zellen zu bilden. Zur Herstellung dieser Gerüste mit dem hochmodernen additiven Fertigungsverfahren namens Melt Electrowriting schuf das Team eine neuartige Produktionsplattform. Diese ermöglicht es, verschiedene hochpräzise Muster zu kombinieren und so die mechanischen Eigenschaften des Gerüsts zu optimieren. Langfristig sollen so mitwachsende Herzklappenimplantate entstehen, die insbesondere für Kinder eine lebenslange, nachhaltige Therapieoption darstellen.

Im menschlichen Körper sorgen vier Herzklappen dafür, dass das Blut in die richtige Richtung gelenkt wird. Es ist dabei entscheidend, dass die Herzklappen sich richtig öffnen und schließen. Um diese Funktion zu gewährleisten, ist das Herzklappengewebe heterogen aufgebaut, was bedeutet, dass die Herzklappen innerhalb ihrer Struktur verschiedene biomechanische Eigenschaften aufweisen.

Ein Forschungsteam um Petra Mela, Professorin für Medizintechnische Materialien und Implantate an der Technischen Universität München (TUM), und Professorin Elena De-Juan Pardo von der University of Western Australia, hat nun erstmals diese heterogene Struktur mit einem 3D-Druckverfahren namens Melt Electrowriting imitiert. Zu diesem Zweck haben sie eine Fertigungspattform entwickelt, die das hochpräzise Drucken von individuellen Mustern und Kombinationen davon ermöglicht. Dadurch waren sie in der Lage, verschiedene mechanische Eigenschaften innerhalb der Grundstruktur einer Herzklappe genau anzupassen.

Melt Electrowriting ist ein vergleichsweise neuartiges additives Herstellungsverfahren, bei dem elektrische Hochspannung eingesetzt wird, um präzise Muster aus einer sehr dünnen Polymerfaser zu bilden. Ein Polymer wird erwärmt, geschmolzen und als flüssiger Strahl aus einem Druckkopf gepresst.

Während des Verfahrens wird ein elektrisches Hochspannungsfeld eingesetzt, das es ermöglicht den Durchmesser des Polymerstrahls deutlich zu verkleinern, indem der Strahl beschleunigt und in Richtung einer Auffangvorrichtung gezogen wird. Dadurch entsteht eine sehr dünne Faser, deren Durchmesser typischerweise im Bereich von fünf bis fünfzig Mikrometern liegt. Außerdem stabilisiert das elektrische Feld den Polymerstrahl. Das ist eine Voraussetzung, um damit klar definierte und präzise Muster zu erzeugen.

Das „Schreiben“ von vordefinierten Mustern mit dem Faserstrahl erfolgt mithilfe einer computergesteuerten Auffangplattform. Diese sich bewegende Plattform fängt die austretende Faser in einem klar definierten Pfad auf, ähnlich wie eine Scheibe Brot, die unter einem tropfenden Löffel Honig hin- und her bewegt wird. Vorgegeben wird dieser Pfad von der Benutzerin oder dem Benutzer durch die Programmierung von Koordinaten.

Um den Programmierungsaufwand, der für die Herstellung komplexer Strukturen für Herzklappen erforderlich ist, deutlich zu verringern, haben die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler eine Software entwickelt, mit der es möglich ist, verschiedenen Bereichen des Gerüsts einer Herzklappe einzelne Muster zuzuordnen. Diese können aus einer Sammlung von verfügbaren Mustern ausgewählt werden. Darüber hinaus können geometrische Spezifikationen wie Länge, Durchmesser und Querschnitt des Trägergerüsts ganz einfach über eine grafische Benutzeroberfläche angepasst werden.

Das Team verwendete medizinisch zugelassenes Polycaprolacton (PCL) für den 3D-Druck, da dieses mit Zellen kompatibel und biologisch abbaubar ist. Die Forschenden verfolgen damit das Konzept, dass nach der Implantation der PCL-Herzklappen körpereigene Zellen der Patientin oder des Patienten auf dem porösen Trägergerüst wachsen, die dann möglicherweise neues Gewebe bilden, bevor sich die PCL-Struktur abbaut. In ersten Zellkulturstudien konnte bereits Zellwachstum auf dem Trägergerüst beobachtet werden.

Das PCL-Trägergerüst ist in ein elastinartiges Material eingebettet, das die Eigenschaften des körpereigenen Elastins in echten Herzklappen imitiert. Außerdem besitzt es Mikroporen, die feiner sind als die des PCL-Gerüsts. Dadurch soll genug Raum gelassen werden, damit die Zellen sich ansiedeln können, doch gleichzeitig sind die Klappen auch dicht genug, um den Blutstrom sicherzustellen.

Die 3D-gedruckten Herzklappen wurden in einem künstlichen Kreislaufsystem getestet, das den körpereigenen Blutstrom und -druck simuliert. Unter den untersuchten Bedingungen öffneten und schlossen sich die Herzklappen ordnungsgemäß.

Der PCL-Werkstoff wurde weiterentwickelt und evaluiert. Daran beteiligt waren Franz Schilling, Professor für Biomedizinische Magnetresonanz, und Sonja Berensmeier, Professorin für Selektive Trenntechnik an der TUM. Durch die Modifizierung des PCL mit sogenannten ultrakleinen superparamagnetischen Eisenoxid-Nanopartikeln konnten die Forschenden die Trägergerüste mithilfe der bildgebenden Magnetresonanztechnologie (MRT) sichtbar machen. Der Werkstoff ist auch mit dieser Modifizierung weiterhin druckbar und mit Körperzellen kompatibel. Das könnte den Einsatz dieser Technik in Kliniken erleichtern, da auf diese Weise die Gerüste während der Implantation sichtbar gemacht werden können.

„Unser Ziel besteht darin, bioanaloge Herzklappen zu erschaffen, die die Bildung von neuem funktionalen Gewebe im Patienten fördern. Vor allem Kinder könnten von einer solchen Lösung profitieren, da aktuell verfügbare Herzklappen nicht mitwachsen und daher im Laufe der Jahre in mehreren Eingriffen ausgetauscht werden müssen. Unsere Herzklappen imitieren hingegen die Komplexität der körpereigenen Herzklappen und sind so konstruiert, dass sie es den Körperzellen der Patientin oder des Patienten ermöglichen, das Trägergerüst zu infiltrieren“, erklärt Petra Mela.

Der nächste Schritt in Richtung Klinikeinsatz sind präklinische Studien im Tiermodell. Das Team arbeitet außerdem daran, die Technologie noch weiter zu verbessern und neue Biowerkstoffe zu entwickeln.

Saidy, N. T., Fernández-Colino, A., Heidari, B. S., Kent, R., Vernon, M., Bas, O., Mulderrig, S., Lubig, A., Rodríguez-Cabello, J. C., Doyle, B., Hutmacher, D. W., De-Juan-Pardo, E. M., Mela, P., Spatially Heterogeneous Tubular Scaffolds for In Situ Heart Valve Tissue Engineering Using Melt Electrowriting. Adv. Funct. Mater. 2022, 2110716. doi.org/10.1002/adfm.202110716

Mueller, K. M. A., Topping, G. J., Schwaminger, S. P., Zou, Y., Rojas-González, D. M., De.Juan-Pardo, E., Berensmeier, S., Schilling, F., Mela, P., Visualization of USPIO-labeled melt-electrowritten scaffolds by non-invasive magnetic resonance imaging, Biomater. Sci. 2021, 9, 4607-4612. doi.org/10.1039/D1BM00461A

Technische Universität München

Prof. Dr. Petra Mela Technische Universität München Lehrstuhl für Medizintechnische Materialien und Implantate Tel: 089 289 16701 petra.mela@tum.de

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