NMI NATURWISSENSCHAFTLICHES UND MEDIZINISCHES INSTITUT AN DER UNIVERSITÄT TÜBINGEN

Wir schaffen Ergebnisse >>

NMI 2017

Das NMI betreibt anwendungsorientierte Forschung an der Schnittstelle von Bio- und Materialwissenschaften für die Pharma-, Biotechnologie- und die Medizintechnik-Industrie sowie für den Fahrzeug-, Maschinen- und Werkzeugbau.

Weithin bekannt ist das NMI als Inkubator für Existenzgründer.

NMI 2017 1

Liebe Kunden, Partner, Förderer und Freunde des NMI,

„Wir schaffen Ergebnisse“ – mit diesem selbstbewussten Versprechen als Leitlinie für unsere Arbeit bringen wir produkt- und technologieorientierte Innovationen an der Schnittstelle von Bio- und Materialwissenschaften auf den Weg.

Für die Gesundheitsindustrie sind wir wichtiger Impuls-geber und geschätzter Partner in der angewandten Forschung. Unsere Kernaufgabe ist die Übertragung von Erkenntnissen aus der Grundlagenforschung in die Anwen-dung im Bereich Pharma und Biotechnologie, Biomedizin-technik sowie Oberflächen- und Werkstofftechnologie. Als wirtschaftsnahes Forschungsinstitut mit jährlich über 300 Forschungsprojekten mit der Industrie stärken wir die Innovationskraft und Wettbewerbsfähigkeit der Kunden.

Dabei bewegen wir uns in der Gesundheitsindustrie auf einem Wachstumsmarkt mit Großkonzernen als auch mittelständischen Unternehmen, die weltweit agieren. Unsere Kunden befinden sich in einem dynamischen Umfeld mit zunehmendem Wettbewerbsdruck, kurzen Time-to-Market-Zeiten und immer stärker gesetzlich regulierten Rahmenbedingungen.

Gleichzeitig stellt die Zunahme von Volkskrankheiten und chronischen Erkrankungen, die in vielen Industriestaaten mit dem demografischen Wandel einhergehen, große Anforderungen an die Gesundheitsforschung.

Wir stellen uns diesen Herausforderungen, greifen neue Themen wie die Biologisierung, Individualisierung oder Miniaturisierung der Medizintechnik aktiv auf und orientieren unser Forschungsspektrum und Dienst- leistungsangebot daran. Wo es uns wichtig erscheint, setzen wir eigene Impulse für die Gesundheitsindustrie und unsere Region.

Ein besonderer Beleg dafür sind die beiden RegioWIN Leuchtturmprojekte "Forschungscampus BioMedTech“ und "Nanoanalytikzentrum", die wir in einem einmaligen, regionalen Strategieprozess initiiert haben. Sie haben zum Ziel, die Region Neckar-Alb zu einem führenden Forschungsstandort der Biomedizintechnik zu entwickeln und die Chancen zu nutzen, die sich aus der Zusammen-arbeit von Biotechnologie und Medizintechnik ergeben.

Impulse mit nachhaltiger Wirkung für die Region und die Medizintechnikbranche geben wir auch über unsere Gründerkultur. 2016 konnten wir mit SIGNATOPE ein weiteres Start-Up-Unternehmen erfolgreich auf den Weg bringen – das inzwischen 13. seit 1996. So stärken wir die Innovationskraft und Wettbewerbsfähigkeit unseres Landes – ganz konkret und nachhaltig.

Diese und andere Ergebnisse unserer Arbeit finden Sie auf den nachfolgenden Seiten.

Herzlichst

Prof. Dr. Hugo Hämmerle

sonstige Erträge

Erträge Industrie

Erträge öffentl. Aufträge

Institutionelle Förderung

2013 2014 2015 2016 Plan 2017 Mio ¤/JahrMio ¤/Jahr

16

14

12

10

8

6

4

2

7,5

4

1,5

1,8

6,5

4,7

1,6

5,4

4,7

1,8

1,9

5,1

5,5

2,1

2,0

6,0

2,1

2,01,8

5,4

NMI 20172

>> Zahlen | Daten | Fakten

Erträge 2013 — 2017 (NMI und NMI TT GmbH)

Mitarbeitende zum 31. 12. 2016(NMI und NMI TT GmbH)

189 Mitarbeitende, davon 80 Wissenschaftler/innen und Ingenieur/innen Gastwissenschaftler/innen und -professuren 23 Technische Mitarbeitende 20 Doktoranden/innen 11 Bachelor- und Masterstudierende 55 weitere Mitarbeitende 1 Brückenprofessur mit der Universität Tübingen 3 assoziierte Professuren mit Hochschulen

Stabile UmsätzeDie Gesamterträge des Jahres 2016 lagen bei 14,7 Mio. EUR, davon kamen 5,5 Mio. EUR aus öffentlichen Aufträgen. Eine bedeutende Rolle spielen dabei Großprojekte mit internationalen Partnern. Unsere Industrieerträge konnten wir in den letzten Jahren deutlich erhöhen und 2016 mit 5,1 Mio. EUR auf hohem Niveau halten. Die kleinen und mittelständischen Unternehmen in Süddeutschland liegen uns besonders am Herzen - ca. 50% der Industrieerträge belegen dies.

Projekte finden Sie unter www.nmi.de/projekte

Publikationen, Vorträge, Workshops, Messen und tages- aktuelle Informationen finden Sie unter www.nmi.de/aktuell

Patente Unsere Patente finden Sie unter www.depatisnet.de

Herkunft der Erträge

Durchgängiges QualitätsmanagementDie Basis für das Qualitätsverständnis des NMI bildet das integrierte Qualitätsmanagement-System DIN EN ISO / IEC 17025 und damit verbunden die Grundsätze der ISO 9001:2008.

NMI 2017 3

>> Organisationsstruktur

Pharma-Services

Dr. C. Sachse

Medical Device Testing

Dr. U. Metzger

Microdevices

Dr. A. Stett

Wissenschaftliche Dienstleistungen für die pharmazeutische Industrie

Prüfdienstleistungen für Medizinprodukte und Biomaterialien

Produktion von Mikro-systemen und Nano-sonden

NMI Naturwissenschaftliches und Medizinisches Institut an der Universität TübingenStiftung bürgerlichen RechtsKuratoriumsvorsitzender: MDgt G. Leßnerkraus

Vorstand und Institutsleiter: Prof. Dr. H. HämmerleStellvertretende Institutsleiter: Dr. T. Joos, Dr. A. Stett

Biochemie

Dr. T. Joos

Molekulare Zellbiologie

Prof. Dr.

H. Volkmer

Werkstoff- technik

Dipl.-Phys.

W. Fr. Dreher

Technische Physik und Biophysik

Dr. A. Stett

Bio- physikalische Chemie

Prof. Dr. R. Krastev

Zellphysiologie

Prof. Dr.

U. Rothbauer

Mikrosystem- und Nanotechnik

Dr. C.J. Burkhardt

Zelluläre Screening Modelle

Prof. Dr. U. Rothbauer

Molekulare Neurobiologie

Prof. Dr. H. Volkmer

Biochemie

Dr. T. Joos

Biofunktionalisierte Oberflächen

Prof. Dr. R. Krastev, Dr. X. Xiong

Grenzflächen- u. Mikrostrukturanalytik

Dipl.-Phys. W. Fr. Dreher

BioMEMS und Sensorik

Dr. M. Stelzle

Elektrophysiologie

Dr. U. Kraushaar

Tumorbiologie

Dr. C. Schmees

Assayentwicklung

Dr. M. Templin

Bioanalytik

Dr. A. Zeck

Regenerative Biomaterialien

Dr. H. Hartmann

Kleb- und Prüftechnik

Dipl.-Ing. S. Wagner

Mikromedizin- und Oberflächentechnik

Dr.-Ing. R. von Metzen

Neuro-Mikrophysio-logische Systeme

Dr. P. Cesare

Target-Expressions-systeme

Dr. F. Weise

Neurophysik

Dr. G. Zeck

NMI TT GmbH

Geschäftsführer: Prof. Dr. H. Hämmerle

Proteinanalytik

Dr. O. Poetz

Immunologie an Grenzflächen

Prof. B. Schlosshauer

Advanced Materials

NN

Nanoanalytik-zentrum

NN

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17

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>> NMI Stiftung und Institut

Das NMI wurde 1985 als gemeinnützige Stiftung bürger-lichen Rechts gegründet. Der Stiftungsvorstand ist Institutsleiter und Geschäftsführer der NMI TT GmbH in Personalunion. Als Aufsichtsorgan wirkt ein Kuratorium, dessen hochkarätige Besetzung die Bedeutung für Politik und Wirtschaft belegt.

StiftungVorstandsvorsitzender:

Prof. Dr. Hugo Hämmerle, NMI, Reutlingen

Hauptamtlicher stellvertretender Vorstand:

Dr. Alfred Stett, NMI, Reutlingen

Ehrenamtliche stellvertretende Vorstände:

Prof. Dr. Matthias Schwab, Dr. Margarete Fischer-Bosch-Institut für Klinische Pharmakologie, Stuttgart (6)

Dipl.-Kaufm. Reinhard Rubow, Retina Implant AG, Reutlingen (17)

KuratoriumKuratoriumsvorsitzender: Ministerialdirigent Günther Leßnerkraus, Ministerium für Wirtschaft, Arbeit und Wohnungsbau Baden-Württemberg, Stuttgart (13)

Stellvertretende Kuratoriumsvorsitzende: Prof. Dr. Eberhart Zrenner, Universität Tübingen (16) Dr. Wolfgang Epp, IHK Reutlingen (1)

Prof. Dr. Michael Auer, Steinbeis Stiftung für Wirtschaftsförderung, Stuttgart (15)

Dr. Georg Bischopink, Robert Bosch GmbH, Stuttgart (7)

Barbara Bosch, Oberbürgermeisterin der Stadt Reutlingen, vertreten durch Alexander Kreher, Finanz- und Wirtschaftsbürgermeister (10)

Prof. Dr. Hendrik Brumme, Hochschule Reutlingen (8)

Dr. Adrian Carter, Boehringer Ingelheim GmbH, Ingelheim (4)

Prof. Dr. Bernd Engler, Rektor der Universität Tübingen, vertreten durch Prof. Dr. Peter Grathwohl, Prorektor (3)

Dr. Gerd Eßwein, Freudenberg New Technologies SE & Co. KG, Weinheim (5)

Dr. Ulrich Gottwald, Bayer Pharma AG, Berlin (11)

Prof. Dr. Peter Gumbsch, Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik IWM, Freiburg

Dr. Caroline Liepert, Ministerium für Wissenschaft, Forschung und Kunst, Stuttgart (9)

Prof. Dr. Hans-Peter Rodemann, Universität Tübingen

Dr. Harald Stallforth, Aesculap AG, Tuttlingen (12)

Prof. Dr. Thilo Stehle, Universität Tübingen (14)

Dr. Markus Weber, Carl Zeiss AG, Oberkochen (2)

NMI 2017 5

Solutions for Life SciencesDie NMI Technologie Transfer GmbH (NMI TT) komplettiert die am NMI beginnende Wertschöpfungskette.

Das Tochterunternehmen des NMI bietet seinen Kunden aus der Pharma-, Biotechnologie- und Medizintechnik-industrie ein integriertes Produkt- und Dienstleistungs-angebot.

Es steht ein breites Leistungsspektrum von der Forschung bis zur international verwertbaren, zulassungsrelevanten Prüfung von Medizinprodukten (MP), Arzneimitteln (AM) und Arzneimitteln für neuartige Therapien (ATMP) zur Verfügung:

� Wissenschaftliche Dienstleistungen für Medizin- produkte und Biomaterialien

� Prüfungen von Medizinprodukten und Biomaterialien � Produktion von Mikrosystemen und Nanosonden auf

höchster Qualitätsstufe

>> NMI TT GmbH - Professionelle Forschungsdienstleistungen

Seit 2015 auch in BerlinDie NMI Technologie Transfer GmbH eröffnete 2015 ein Labor im Bayer CoLaborator in Berlin.

In unmittelbarer Nähe zu den Forschungslaboratorien von Bayer bezog die NMI TT GmbH zusammen mit weiteren innovativen Life Sciences-Unternehmen neue Labor- und Büroräume. Die Berliner Außenstelle bietet Dienst- leistungen für die präklinische und klinische Arzneimittel-forschung. Schwerpunkt ist die proprietäre DigiWest- Technologie, die in einem einzigen Schritt hunderte digitale „Kopien“ eines Western-Blots erzeugen kann.

Das CoLaborator-Konzept von Bayer bietet eine einzig-artige Möglichkeit, die langjährige, enge Verbindung mit dem Unternehmen weiter auszubauen.

Das kreative Umfeld mit vielen, jungen Life Sciences-Unternehmen und internationalen Spitzenforschern in Berlin ist die Basis für weitere Innovationen und eine erfolgreiche Platzierung der Produkte am Markt.

Pharma- Services

Medical Device Testing

Microdevices

Bayer arbeitet schon seit vielen Jahren erfolgreich mit dem NMI zusammen. Wir freuen uns, diese Kooperation mit der Außenstelle des NMI in unserem CoLaborator in Berlin weiter intensivieren zu können.

Dr. Hans Lindner, Head Global External Innovation & Alliances, Bayer AG

NMI 20176

>> NMI – Innovationsmotor für die Region

Wie kein anderes Land lebt Baden-Württemberg von wissenschaftsgetriebenen Innovationen in Hochtechno-logiebereichen wie der Gesundheitsindustrie. Engagiert und ideenreich leistet das NMI seinen Beitrag, diese Spitzenstellung zu sichern und weiter auszubauen.

Davon profitieren vor allem kleine und mittlere Unter- nehmen, die über keine oder keine große eigene Forschungsabteilung verfügen. Hier ist das NMI wichtiger Lieferant für innovatives Know-how.

NMI: Raum für Ideen und EntwicklungInnovationen fördern, marktfähige Ergebnisse schaffen – dazu braucht es exzellente Wissenschaftler, aufgeschlos-sene Unternehmer und einen intensiven Austausch beider. Das NMI in direkter Nachbarschaft zum Technologiepark Tübingen-Reutlingen und als gesuchter Kooperations- partner vieler mittelständischer Unternehmen verfügt über diese idealen Voraussetzungen. So entsteht Innovationskraft, die den Unternehmen und Geschäfts-partnern des NMI direkt zu Gute kommt.

Das NMI betreibt Spitzenforschung und ist wichtiger Innovationsmotor in unserer Region. Ich freue mich über diese Keimzelle für Innova- tionen im Technologiepark Tübingen-Reutlingen, die eine verlässliche Säule für den Technologie-wandel der Stadt ist.

Barbara Bosch, OB Reutlingen

Entrepreneurial spirit Es gibt einen Gründer-Geist, der am NMI zu spüren ist. Viele erfolgreiche Gründer können davon berichten. Zahlreiche Auszeichnungen bei Ideen- und Gründerwett-bewerben sind sichtbarer Beleg.

Das NMI unterstützt gründungswillige Forscher dabei, ihre Ideen zu marktreifen Produkten oder Dienstleistungen weiterzuentwickeln – von der richtigen IP-Strategie über die Finanzierung und das Beteiligungsmanagement bis hin zu technologischen Fragestellungen.

Erfolgreicher Technologietransfer Das NMI ist zusammen mit seinen Bündnispartnern der Innovationsallianz Baden-Württemberg wichtiger Impuls-geber und Partner im Technologietransfersystem des Landes. Hauptaufgabe ist die Übertragung zukunfts- fähiger Forschungsergebnisse in die wirtschaftliche Verwertung und Anwendung. Marktreife Produkte, Technologien oder Dienstleistungen sind das Ergebnis. Technologiepark Tübingen-Reutlingen

TTR. Seit seiner Gründung 1998 ent-standen an den Standorten Tübingen und Reutlingen ca. 2.000 Arbeits-plätze im Hochtechnologiebereich.

1996 | 1997 | 1998 | 1999 | 2000 | 2001 | 2002 | 2003 | 2004 | 2005 | 2006 | 2007 | 2008 | 2009 | 2010 | 2011 | 2012 | 2013 | 2014 | 2015 | 2016 >>

NMI 2017 7

>> Forschungs- und Technologietransfer über Ausgründungen

Das NMI setzt auf Ausgründungen als Königsweg für den Technologietransfer und fördert forschungsbasierte Gründungsvorhaben, die mit aufwändigen und risiko- reichen Entwicklungsarbeiten verbunden sind.

Die Ergebnisse dieser Gründerkultur am NMI können sich sehen lassen: In den vergangenen 20 Jahren wurden am NMI oder mit Hilfe des NMI 13 Unternehmen gegründet. Ihre Gründung stand jeweils im direkten Zusammenhang mit Forschungsergebnissen und Entwicklungen des NMI.

Das NMI war das Elternhaus der TETEC, in dem wir groß geworden sind. Heute sind wir ‚erwachsen‘, aber immer noch sehr froh über die Nähe zum NMI und seine Unterstützung. Ohne das NMI wäre TETEC nicht so weit gekommen!

Dr. Christoph Gaissmaier und Dr. Klaus Maleck, Executive Board, TETEC AG Reutlingen

www.rwb-efre.baden-wuerttemberg.de

NMI 20178

Zukunft gestaltenRegioWIN fördert die Wettbewerbsfähigkeit (W) in den Regionen durch Innovation (I) und Nachhaltigkeit (N). Gefragt sind neue, zukunftsweisende Ideen und strate-gische Entwicklungskonzepte für eine erfolgreiche Regionalentwicklung.

Hier konnte das NMI zusammen mit vielen Akteuren aus der Region Neckar-Alb mit großem Erfolg punkten: Mit den beiden Leuchtturmprojekten „Forschungscampus BioMedTech“ und „Nanoanalytikzentrum“ ist das Institut gleich bei zweien der insgesamt 21 vergebenen Projekte beteiligt und macht die Region Neckar-Alb zu einer der WIN-Regionen im Land. Die Idee zum Ausbau der Region Neckar-Alb zum führenden Forschungsstandort in der Biomedizintechnik überzeugt.

Forschungscampus BioMedTechMit dem Forschungscampus BioMedTech entstehen im Technologiepark Tübingen-Reutlingen, in direkter Nach-barschaft zum NMI, Räumlichkeiten für die Zusammen-arbeit von Wissenschaft und Wirtschaft an der Schnitt-stelle von Bio- und Materialwissenschaften.

Der Campus führt die beiden Branchen Medizintechnik und Biotechnologie thematisch und räumlich zusammen. Regional ansässige Unternehmen der Medizintechnik und Biotechnologie und Institutionen der Grundlagen- und angewandten Forschung werden hier gemeinsam arbeiten. So können Forschungsprojekte für die Medizin der Zukunft in international markt- und wettbewerbsfähige Produkte und Verfahren umgesetzt werden.

Gleichzeitig investiert das Leuchtturmprojekt in ein erstes Verbundforschungsprojekt. Unter dem Projekttitel „Systemimmunologie an biologisch-technischen Grenz-flächen“ werden Immunreaktionen, die im Kontakt mit technischen Grenzflächen und Materialien, wie z. B. von Implantaten, Blutschläuchen oder Blutfiltern, auftreten können, erforscht.

Biotechnologie und Medizintechnik sind wichtige Zukunftsfelder für die baden-württembergische Wirtschaft, deren Innovationsfähigkeit wir weiter ausbauen wollen. Deswegen unterstützen das Land und die EU die beiden RegioWIN Leuchtturm- projekte am NMI mit insgesamt 8,7 Millionen Euro.

Ministerin Dr. Nicole Hoffmeister-Kraut, Ministerium für Wirtschaft, Arbeit und

Wohnungsbau des Landes Baden-Württemberg

>> RegioWIN Leuchtturmprojekte

Zukunft gestalten - Forschungscampus BioMedTech und Nanoanalytikzentrum

NMI 2017 9

>> Ausbau der Region zum führenden Forschungsstandort der Biomedizintechnik

Leuchtturmprojekt NanoanalytikzentrumDas RegioWIN Leuchtturmprojekt Nanoanalytikzentrum investiert in den Aufbau eines Forschungs- und Dienst-leistungszentrums für hochauflösende Nanoanalytik. 2017 entsteht zusammen mit dem Forschungscampus ein Gebäude mit Labor- und Büroräumen. Herzstück des neuen Zentrums wird ein hochauflösendes, analytisches Transmissionselektronenmikroskop (HRTEM). Zusätzlich wird in die präparative Ausstattung des Zentrums inves-tiert, um das Potenzial des TEMs und der anderen Nano-analytik-Instrumente effektiv ausschöpfen zu können.

Mit dem Zentrum entsteht eine regionale Anlaufstelle für innovative Unternehmen mit werkstofftechnischen Frage-stellungen und Produktideen. Sie können zukünftig in ihrer Nähe materialwissenschaftliche und nanotechnologische Expertise, Beratung und Unterstützung nutzen. Gleich-zeitig wird das Zentrum auch für Wissenschaftler, die hier sowohl Grundlagen- als auch anwendungsorientierte Forschung betreiben können, attraktiv sein.

Über 20 Unternehmen haben in der Bewerbungs-phase für die Leuchtturmprojekte ihr großes Interesse an diesem Entwicklungskonzept und den damit verbundenen Forschungs- und Technologie-angeboten bekundet. Dies zeigt die große Relevanz für die Wirtschaft der Region.

Daniela Eberspächer-Roth, Vizepräsidentin IHK Reutlingen

Stärkung der Industrie und Spitzenforschung Innovation, nachhaltiges Wachstum und Beschäftigung – anhand dieser drei Kriterien werden die Leuchtturm- projekte im Hinblick auf eine erfolgreiche Regionalent-wicklung gemessen werden. Hier lassen beide Leucht- turmprojekte vielversprechende Ergebnisse erwarten.

Unternehmen der Medizintechnik, aus dem Fahrzeug-, Maschinen- und Werkzeugbau sowie Forschungseinrich-tungen aus Baden-Württemberg werden das Nano- analytikangebot, insbesondere die hochauflösende Elektronenmikroskopie, ab Anfang 2018 für ihre Material-forschung, Werkstoff- und Produktentwicklung nutzen. Das Nutzungsmodell sieht ausdrücklich einen nieder-schwelligen Zugang für Praktiker aus Unternehmen vor. Damit wird das neue Zentrum für einen Innovationsschub in der Region im Bereich der Materialwissenschaft und Werkstofftechnik sorgen und die Wettbewerbsfähigkeit der ansässigen Unternehmen stärken.

Die Verbindung von Medizintechnik und Biotechnologie unter einem Dach und der intensive Austausch unter-schiedlicher Nutzer aus Wissenschaft und Wirtschaft auf dem Forschungscampus fördert die Spitzenforschung. Dabei wird der Fokus auf dem gemeinsamen Ziel liegen, Zukunftsbranchen anzusiedeln, um den Wirtschaftsstand-ort zukunftsfähig zu gestalten.

Nanomaterialien Nanostrukturierung Nanoanalytik

Nanotechnologie

MikrosystemtechnikMikrofluidikAufbau- und VerbindungstechnikSensorik

Mikrotechnik

BeschichtungstechnikKlebtechnikSchicht- und GrenzflächenanalytikAtom- und Molekülspektroskopie

Werkstofftechnik

Biophysikalische Chemie Regenerative BiomaterialienOberflächentechnologieBeschichtungenAnalytikImmunologie an Grenzflächen Prüfungen für Zulassungen

Biomedizintechnik

Biochemie, BioanalytikMolekularbiologieZellbiologieElektrophysiologie

Biotechnologie

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NMI Kompetenzen >>

Pharma und Biotechnologie

F&E-Projekte und Dienstleistungen für die präklinische Medikamenten-entwicklung und klinische Forschung

Biomedizintechnik

Prüftechniken und Zukunftstechno-logien für Medizinprodukte und für neue diagnostische und therapeu-tische Ansätze

Oberflächen- und Werkstofftechnologie

Mikro-, Nano- und Oberflächentechno-logien für die Entwicklung, Produktion und Analyse von Industriegütern

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NMI Geschäftsfelder >>

NM

I 20

15 |

JB20

16 1.

0

NMI 201712

>> Pharma und Biotechnologie

Verbesserte Diagnose und Therapieverfahren

Die Pharmabranche ist geprägt von dynamischen Ent-wicklungen und beträchtlichen Fortschritten in der bio-medizinischen Forschung. Charakteristisch für die Branche ist ein immer stärker werdender Wettbewerb mit kurzen Time-to-Market-Zeiten in einem immer stärker gesetzlich regulierten Umfeld. Wichtige Bedarfsfelder sind chroni-sche und degenerative Erkrankungen, die Folgen von Zivilisationskrankheiten wie Herz-Kreislauf-Erkrankungen und Diabetes Typ 2 sowie die steigende Zahl psychischer Erkrankungen.

Neue Technologien wie die Hochdurchsatzsequenzierung, die molekulare Genetik und Biosensorik sowie hochauf-lösende Visualisierungsverfahren ermöglichen neue therapeutische Ansatzpunkte und eröffnen somit attrak-tive Tätigkeitsfelder für Forschung und Entwicklung. Die individualisierte oder personalisierte Medizin und damit die Entwicklung von maßgeschneiderten Arzneimittelthe-rapien werden zukünftig eine wirkungsvollere Behandlung bei gleichzeitig höchster Patientensicherheit erlauben.

Zunehmend fokussieren Pharmaunternehmen ihre Res-sourcen und setzen im Forschungsbereich auf Outsourcing an externe Partner, um dadurch effizienter vom techni-schen und wissenschaftlichen Fortschritt in der Biomedi-zin zu profitieren. Hier ergeben sich erhebliche Chancen, die das NMI aktiv nutzt.

NMI: Innovative Testsysteme und Technologien

Für Kunden aus der Pharmaindustrie, der Biotechnologie- und Diagnostikbranche führt das NMI F&E-Projekte durch und bietet Dienstleistungen für die präklinische Medika-mentenentwicklung, die studienbegleitende Diagnostik und klinische Forschung. Durch die intensive wissenschaft-liche Verflechtung und eine erstklassige Ausstattung ist das NMI in der Lage, flexibel und kompetent Transferleis-tungen aus der Grundlagenforschung in die Industrie und Klinik zu erbringen.

Die Schwerpunkte der Wertschöpfungskette der Medikamentenentwicklung sind:

Biomarker und multiplexe Immunoassays Proteomics und Bioanalytik Molekulare Zellbiologie Zelluläre Testsysteme ElektrophysiologieKrankheiten

früher erkennen, effektiver behandeln, individueller therapieren

Aus humanen induzierten pluripotenten Stammzellen differenzierte Neuronen.

NMI 2017 13

Proteomics und BioanalytikHochempfindliche und selektive Nachweismethoden

Zur Identifizierung und Validierung neuer Biomarker in der Forschung und zur Qualitätskontrolle von therapeuti-schen Proteinen werden hochempfindliche und selektive Nachweismethoden eingesetzt. Am NMI stehen hierzu modernste Massenspektrometer zur Verfügung, wie das maXis II und Q-Exactive Plus. Je nach Fragestellung wer-den spezifische Assays entwickelt und für das Testen von Proben eingesetzt.

Neuartige Proteomanalyse

Das NMI quantifiziert mit einer neuartigen Analyse- strategie schnell und präzise verschiedenste Proteine in Blutplasma, Urin, Gewebeproben und soliden Tumoren. In einem prämierten GO-Bio-Projekt werden spezielle Antikörper kombiniert und mit modernster Massen- spektrometrie analysiert, um Biomarker in Proben von allen in der Pharmaforschung relevanten Tierarten identifizieren zu können.

Qualitätskontrolle innovativer Biotherapeutika

Mittels hochauflösender Massenspektrometrie analysiert das NMI therapeutische Antikörper im Hinblick auf Identi-tät und Integrität, Mikroheterogenität, Sequenzvarianten, Abbauprodukte und Disulfidbrückenausbildung. Besondere Expertise besteht dabei im Bereich Sequenz-variation und in der Analyse verschiedener Produktions-batches.

Biomarker & multiplexe ImmunoassaysIndikatoren für Diagnose und Therapie

Der quantitative Nachweis einer Vielzahl von Biomarkern bei gleichzeitig hoher Sensitivität und Spezifität ist eine Herausforderung, die heute mittels moderner Technolo-gien in Kombination mit Immunoassays gelöst werden kann. So können einzelne Zielanalyte mittels ultrasensiti-ver Sandwichimmunoassays in äußerst geringer Konzen-tration quantitativ erfasst werden. Andere Immunoassay-formate ermöglichen den Nachweis von hunderten von Zielanalyten aus kleinster Probenmenge. Wichtig ist in jedem Fall die Validierung der Assays bevor sie in Screeningprogrammen zum Einsatz kommen.

Entwicklung und Validierung von Immunoassays

Am NMI arbeiten mehr als 35 Wissenschaftler, Ingenieure und technische Mitarbeiter an der Entwicklung und Vali-dierung von Immunoassays auf unterschiedlichen Platt-formen, wie z. B. die Bead-basierte Luminextechnologie, die ultrasensitive SIMOA Sandwichimmunoassayplattform von Quanterix, unsere proprietäre multiplexe DigiWest-Technologie oder Reverse Phase Proteinarrays.

Wichtige Themenfelder in öffentlich geförderten Projekten oder bei direkten Aufträgen sind die Medikamentenent-wicklung zur Analyse von Wirkung und Nebenwirkung oder die Qualifizierung von Biomarkern bei medikamenten- induzierten Organschädigungen.

Molekulare ZellbiologieInnovative zelluläre Testsysteme

Im Mittelpunkt der präklinischen Medikamentenentwick-lung stehen der Nachweis und die funktionelle Charak-terisierung zellulärer Zielstrukturen. Die molekulare Zellbiologie am NMI entwickelt auf Basis grundlegender Erkenntnisse der Zell- und Neurobiologie innovative zelluläre Testsysteme für eine effektivere Wirkstoff- forschung. Schwerpunkte am NMI sind: Tumorentstehung und Metastasierung sowie Behandlung von Erkrankungen des zentralen Nervensystems wie z. B. Autismus und Schizophrenie.

Effektive Wirkstoffforschung

Zur Abbildung relevanter Pathomechanismen in zellulären Testsystemen werden Methoden der reversen Genetik wie RNA Interferenz und Gene-Editing (Crispr/Cas9) herange-zogen. Ergänzt werden diese durch patientenabgeleitete Stammzellen zur Darstellung komplexer Erkrankungen wie z. B. Autismus und Schizophrenie. Zum Screening dynami-scher Prozesse werden neuartige Biosensoren (Chromo- bodies) entwickelt, mit denen sich Wirkstoffeffekte in lebenden Zellen optisch (High Content Imaging) verfolgen und auswerten lassen. Diese innovativen Verfahren werden mit biochemischen, molekularen und zellulären Analysen (HCA, 3D-Bildanalyse, Calcium Imaging) komplementiert.

Zellkern mit Trans-kriptionsfaktor NRF2

NMI 201714

Zelluläre Testsysteme Modellsysteme für die Wirkstoffentwicklung

Seit vielen Jahren scheitern Projekte der pharmazeuti-schen Wirkstoffentwicklung an der fehlenden Übertrag-barkeit von Forschungsergebnissen in die klinische Praxis. Daher gibt es einen hohen Bedarf an Modellsystemen, die die Situation im Patienten mit hoher Genauigkeit nachbil-den und relevante Substanzeffekte vorhersagen.

Erforschung komplexer Organsysteme und Krankheitsbilder

Das NMI entwickelt in interdisziplinären Projekten auf den Gebieten der Zellbiologie, Mikrofluidik und Bioelektronik innovative Technologien und Plattformen, mit denen kom-plexe Organsysteme und Krankheitsbilder erforscht und neuartige Wirkstoffe unter physiologischen Bedingungen auf Effektivität und Nebenwirkungen geprüft werden. Mit patientenabgeleiteten Co-Kulturen aus Tumor-Sphäro-iden und Immunzellen wird die Effizienz neuester Ansätze der Krebsimmuntherapie getestet. Mikrophysiologische Systeme ahmen die kleinste funktionelle Einheit von Orga-nen auf einem mikrofluidisch perfundierbaren Chip nach. Zellaggregate aus Cardiomyozyten oder komplexe Gewebe wie Retina werden für die Anwendung in der Sicherheits-pharmakologie elektrophysiologisch abgeleitet.

>> Umfassende Proteinanalyse aus kleinsten ProbenmengenDer Vergleich von Proteinen einer gesunden und einer kranken Zelle ermöglicht Aussagen darüber, welche Proteine die Entstehung von Krankheiten wie z. B. Krebs begünstigen oder hemmen. So liefern Proteine für die Diagnostik große Möglichkeiten. Mit der neuen DigiWest-Methode lassen sich Protein-menge und Proteinmodifikationen aus geringster Probenmenge nachweisen. Gleichzeitig erhöht DigiWest den Probendurchsatz durch den parallel möglichen Nachweis von bis zu 250 verschiedenen Antigenen in ein und derselben Probe. Den Labors bringt dies eine große Arbeits- und Zeit-ersparnis. In Verbindung mit einer Reduzierung der Nachweisreagenzien wird eine Kostenreduktion von bis zu 95% erwartet. Als Kunden werden Forschungslaboratorien großer Pharmafirmen gesehen, die proteinbiochemische Unter-suchungen durchführen. Die Vorteile der neuen Techno-logie bedeuten einen Innovationssprung im Bereich der Proteindiagnostik – erst im September 2016 berichtete die Wissenschaftszeitung Nature Communications darüber.

>> Pharma und Biotechnologie

ElektrophysiologieFunktion und Dysfunktion von Ionenkanälen

Ionenkanäle spielen eine entscheidende Rolle im zellulären Stoffwechsel und für die Funktion bzw. Regulation von Nerven-, Herz- und Muskelzellen. Mithilfe elektrophysiolo-gischer und optischer Techniken erforscht das NMI hoch-auflösend und detailliert die Funktion diverser Ionenkanäle verschiedener zellulärer Systeme. Im Fokus stehen dabei Untersuchungen pharmakologisch relevanter Substanz-wechselwirkungen. Schwerpunkte der Arbeit liegen in der regenerativen Medizin, Diagnostik und Medikamenten-entwicklung.

Entwicklung zellulärer Testsysteme zur Ionenkanal-untersuchung

Basierend auf modernsten elektrophysiologischen Ver-fahren - u. a. parallelisiertes Patch Clamp, 96 well Micro-electrode Arrays (MEA) - entwickelt das NMI zelluläre Test-systeme zur Ionenkanaluntersuchung und zur Aufklärung damit verbundener Krankheitsprozesse, für Toxizitäts- studien sowie zur pharmazeutischen Wirkstofffindung. Diese werden bis zur Anwendbarkeit in der pharmazeu-tischen Industrie standardisiert und validiert. Das Angebot wird ergänzt durch die Analyse von Signalübertragungs-mechanismen auf Einzelzellebene, in Gewebepräparaten und in Organsystemen. Damit werden spezifische und aktivitätsabhängige Wirkstoffeffekte in kardialen, neuro-nalen, insulinfreisetzenden und stammzellabgeleiteten Zellen untersucht.

Neuronenkultur

NMI 2017 15

>> Der Kommunikation von Nervenzellen auf der SpurFür die Enträtselung neuronaler Erkrankungen wie Parkinson, Alzheimer, Epilepsien oder auch Schmerz ist es notwendig, die zellulären und funktionellen Mechanismen bei der Kommunikation von Nervenzellen aufzuklären und besser zu verstehen. Hier setzt das Projekt MEAFLUIT mit der Ent-wicklung eines 3D-Zellmodells an, das die Kommunikation zwischen Nervenzellen und die neuronale Signalweiterleitung in Echtzeit nachbilden und untersuchen kann. So können gestörte Mechanismen der Signalverarbeitung analysiert und die Wirkung potenzieller Medikamente auf die Funktion von Nervenzellverbänden getestet werden. Die Idee wurde 2015 mit dem 1. Preis im Ideenwettbewerb Science2Start ausgezeichnet.

>> Identifizierung kardialer Risiken von Arzneistoffen

>> SIGNATOPE - Nebenwirkungen frühzeitig erkennenMit SIGNATOPE bringt das NMI ein weiteres Start-Up-Unternehmen erfolgreich auf den Weg. Die Gründer bieten neue Biomarker-Testverfahren für die frühzeitige Erkennung von Nebenwirkungen bei der Medikamenten-entwicklung. Nebenwirkungen an Niere und Leber können damit in allen Stadien der Arzneimittel-Entwicklung getestet werden – schnell, über Artgrenzen hinweg und selbst mit kleinsten Probenmengen. Das vereinfacht und beschleunigt die Tests erheblich und sorgt für schnellere und zuverlässigere Aussagen über Wirkung und Nebenwirkung von Medikamenten. Die Patienten profitieren davon direkt durch eine höhere Medikamentensicherheit.

Das NMI ist Vollmitglied der internationalen Non-Profit-Institution HESI, die wissenschaftliche Fragestellungen im Bereich Gesundheit, Toxikologie und Risikobewertung bearbeitet. Im Rahmen der CIPA-Studie erarbeitet eine internationa-le Expertengruppe unter Beteiligung des NMI eine neue Strategie zur Identifizierung kardialer Risiken von Arz-neimitteln, die mit Stammzellen abgeleiteten humanen Kardiomyozyten-Assays eine genauere Vorhersage proar-rhythmischer Arzneimittelwirkungen ermöglicht. Das NMI gehört zu den wenigen weltweit ausgewählten Prüflaboren für die elektrophysiologische Prüfung. Ziel der Studie ist die Aktualisierung bestehender nichtklinischer Richtlinien, damit neue Wirkstoffe sicherer, schneller, kostengünstiger und unter Vermeidung von Tierversuchen entwickelt wer-den können.

Das NMI war Gastgeber beim 6. internationalen RPPA Workshop. In Reutlingen traf sich die wissen-schaftliche Community der Reverse Phase Protein Arrray Technology. Wissenschaftler, Entwickler und Anwender diskutierten die neuesten Entwicklungen der Technologie zur Analyse von Signaltransduktionswegen in behandelten Zell- systemen und Gewebelysaten (Tumoren).

6. Global Reverse Phase Protein Array Workshop 2016

>> Pferdefleisch in der Lasagne?Schluss mit illegalen Beimischungen in Lebens- und Futtermitteln. Daran arbeiten NMI-Wissenschaftler aus dem Bereich Proteinanalytik zusammen mit dem Bundesinstitut für Risikobewertung und dem Institut für Produktqualität im Projekt Animal-ID. Sie entwickeln neue Analysemethoden, mit denen tierische Bestandteile in Lebens- und Futtermitteln schnell und sicher nachge-wiesen werden können. Illegale Beimischungen können dank der neuen, bis zu zehnmal empfindlicheren und hochspezifischen Tests auch noch in Spuren aufgedeckt werden.

>> NMIaktiv

NMI 201716

>> Biomedizintechnik

Biologisierung, Miniaturisierung, Individualisierung

Die Medizintechnik ist eine dynamische Industrie mit hohem Innovationsgrad. Neuentwicklungen aus der Mikroelektronik, Sensorik, Biotechnologie und Material-wissenschaft schaffen die Voraussetzung für immer neue Therapieverfahren mit dem Ziel, ein Leben und Altern in guter gesundheitlicher Verfassung zu sichern. Die star-ke Innovationskraft der überwiegend mittelständisch geprägten deutschen Medizintechnik-Branche wird durch überdurchschnittlich hohe Ausgaben für Forschung und Entwicklung belegt.

Die älter werdende Gesellschaft, das steigende Gesund-heitsbewusstsein und neue Diagnose- und Behandlungs-möglichkeiten tragen dazu bei, dass die Medizintechnik auch in Zukunft ein Wachstumsmarkt bleibt. Gleichzeitig steht die Medizintechnik großen Herausforderungen gegenüber. Neue Verordnungen und immer höhere An-forderungen bei der Zulassung sowie eine zunehmende Komplexität der Forschungs- und Entwicklungsprozesse

kennzeichnen die anspruchsvollen Rahmenbedingungen.

Zu den wichtigsten Fortschrittsdimensionen der Medizin-technik gehören die Biologisierung, die Miniaturisierung und die Individualisierung von Medizinprodukten. Sie er-gänzen sich gegenseitig und ermöglichen immer bessere, effektivere und individuellere Therapie- und Diagnostik-verfahren. Wesentliche Technologie- und Anwendungsfel-der sind Prothesen und Implantate, die In-vitro-Diagnostik sowie operative und interventionelle Geräte und Systeme.

NMI: anwendungsorientiert und interdisziplinär Innovative Medizintechnik ist in hohem Maß das Ergebnis interdisziplinärer Kooperation und des Wissenstransfers zwischen Wissenschaftlern, Ingenieuren, Unternehmern und Ärzten, die das NMI zusammen mit namhaften Medi-zintechnikunternehmen aktiv gestaltet.

Der interdisziplinäre Ansatz des NMI liefert innovative Ergebnisse auf den Gebieten:

Intelligente Implantate Materialien und Oberflächen für die regenerative Medizin Immunologische Reaktionen an medizinischen Oberflächen Prozess- und QualitätssicherungEntwicklung neuer

Medizinprodukte — klein, biologisch, intelligent

MEA Mikroelektrodenarray - für extrazelluläre elektrophysiologische Messungen an Zellkulturen und Geweben

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Materialien und Oberflächen für die regenerative Medizin Kontrollierte Wirkung

In der regenerativen Medizin spielen neuartige Biomate-rialien und funktionelle Oberflächen eine zentrale Rolle. Über sie lassen sich Wechselwirkungen zwischen Gewebe und Implantat intelligent steuern und damit körpereige-ne Regenerations- und Heilungsprozesse anregen und unterstützen. Trägersysteme in der Zelltherapie sowie dem Tissue Engineering, Implantate oder Wirkstofffreiset-zungssysteme aus Biomaterialien eröffnen dank maßge-schneiderter Eigenschaften und Funktionen bislang nicht realisierbare medizinische Möglichkeiten. Funktionelle Beschichtungen bieten zusätzliches Innovationspotenzial, beispielsweise um biologisch aktive Moleküle wie Enzyme zu immobilisieren.

Biofunktionalisierung von Medizinprodukten

Für die gezielte Modifikation bestehender Materialien und zur Biofunktionalisierung von Medizinprodukten ent-wickelt, fertigt und testet das NMI neuartige Biomateria-lien und kundenspezifische Beschichtungen. Ein aktueller Fokus liegt auf der Entwicklung von Biomaterialien in Form interaktiver Hydrogele und Schäume.

Verschiedene physikochemische Analysen ermöglichen die Strukturanalyse und Oberflächencharakterisierung neuer Entwicklungen. Biologische Untersuchungen geben Aufschluss über die Interaktion der Materialien mit biolo-gischen Systemen. Hier werden u. a. Studien zur Biokom-patibilität, Zell-Adhäsion und antimikrobiellen Wirksamkeit durchgeführt.

Intelligente ImplantateUnverzichtbarer Bestandteil moderner Therapien

Intelligente Implantate sind hochkomplexe Systeme aus Sensorik, Aktorik und Signalverarbeitung. Ihre Weiterent-wicklung und Miniaturisierung ermöglicht völlig neue Diagnose- und Therapieansätze. Typische Anwendungs- felder sind Volkskrankheiten und spezifische Erkrankun-gen einer alternden Bevölkerung. Als Alternative zur medikamentösen Behandlung werden intelligente Implan-tate in Zukunft immer häufiger zum Einsatz kommen, um mit weniger Nebenwirkungen eine optimale Therapie zu ermöglichen und Krankheiten früher und genauer zu erkennen.

Miniaturisierte Medizintechnik

Das NMI kombiniert Verfahren der Mikrosystemtechnik, Mikroaufbau- und Verbindungstechnik, Mikrosensorik sowie Beschichtungstechnologien, um Herstellungsver-fahren für Mikroimplantate zu entwickeln. Biokompatible Mikrosysteme gehören seit der Einführung der Mikro- elektrodenarrays (MEA) zu den Kernkompetenzen des NMI. Die Reduktion der Immunreaktion und Erhöhung der Integrationsdichte bei hoher Zuverlässigkeit sind wesentli-che Herausforderungen der aktuellen Entwicklungsarbeit.

Immunologische Reaktionen an medizinischen Oberflächen Vorhersage von Materialunverträglichkeiten

Die Systemimmunologie beschreibt komplexe biologische Immunreaktionen wie Entzündung, Abstoßung von körper-fremdem Material oder Sensibilisierung. Diese zellulären Reaktionskaskaden stehen im Mittelpunkt des aktuellen NMI Leuchtturmprojektes "Systemimmunologie an biologisch-technischen Grenzflächen".

Aufbau einer Werkstoffkollektion

Im Rahmen des Projekts werden mehr als 200 Biomateria-lien wie Kunststoffe, Metalle, Keramiken und Biopolymere chemisch und physikalisch charakterisiert und so eine klassifizierte Werkstoffkollektion aufgebaut. Zur Untersu-chung immunologischer Reaktionsprofile an den Material-grenzflächen werden biologische In-vitro-Testverfahren entwickelt und in einem ganzheitlichen, systemimmunolo-gischen Ansatz ausgewertet. Basierend auf einer Daten-bank aus diesen Ergebnissen soll eine verlässliche Vorher-sage von Materialunverträglichkeiten ermöglicht werden.

Das NMI arbeitet hierzu mit drei Partnern der Universität Tübingen, einer Arbeitsgruppe der Hochschule Reutlingen und drei forschungsstarken Biotechnologieunternehmen in einem Forschungscampus „unter einem Dach“ zusam-men.

Weitere 20 nationale und internationale Unternehmen aus der Medizintechnikbranche und der Biotechnologie wer-den das Verbundprojekt mit Rat und Tat und der Lieferung relevanter Materialien als Mitglieder eines industriellen Lenkungskreises begleiten.

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>> CleanMed KompetenznetzwerkDas NMI engagiert sich aktiv im Clusterprojekt Clean-Med unter der Leitung von MedicalMountains. Das ZIM-Netzwerkprojekt hat zum Ziel, technische Sauberkeit, Reinigungsfähigkeit, Sterilisierbarkeit und saubere Hand-habung medizintechnischer Produkte auf ein neues not-wendiges Niveau zu heben. Dabei verfolgen die 28 Netz-werkmitglieder einen umfassenden Ansatz, der bereits bei Konstruktion und Materialauswahl ansetzt, um den gesamten Lebenszyklus eines Produktes oder Prozesses von der Idee bis zum Recycling zu optimieren. Das NMI ist mit seiner Expertise im Bereich Oberflächen-technologie sowie Prozess- und Qualitätssicherung von Medizinprodukten gefragter Partner in diesem Kompe-tenznetzwerk.

Prozess- und QualitätssicherungGeprüfte Sicherheit

Hersteller medizintechnischer Instrumente und Geräte sind zunehmend gefordert, die Qualität ihrer Produkte nachzuweisen. Eine umfassende Prozess- und Qualitäts-sicherung wird daher immer wichtiger. Um Produkteigen-schaften wie beispielsweise die Korrosionsanfälligkeit von Werkstoffen nach Laserbeschriftung, die Sauberkeit oder die Sicherheit von Klebverbindungen beurteilen zu können, ist die Analyse von Oberflächen in molekularen Dimensionen sowie die sorgfältige Überprüfung von Fer-tigungsschritten unverzichtbar. Gefordert sind hochemp-findliche Methoden zur Bestimmung von Elementen und chemischen Verbindungen auf Oberflächenstrukturen und damit zur Validierung von Prozessen.

Qualitätsnachweis für Medizinprodukte

Das NMI etabliert und qualifiziert Fertigungs- und Reini-gungsprozesse und analysiert Oberflächen nach Bearbei-tung, Sterilisation und Beanspruchung. Ergänzend bietet das NMI Unterstützung bei der biologischen Beurteilung von Produkten. Kunden aus der Medizintechnik steht das gesamte Know-how von der Biologie bis zur Oberflächen- und Werkstofftechnik zur Verfügung, um aussagekräftige und belastbare Ergebnisse und Dokumente für die Quali-tätssicherung und die Zulassung von Produkten zu erhalten.

>> Bioresorbierbarer Okkluder zur Behandlung von HerzfehlernDie Perforation der Herzscheidewand ist der dritthäu-figste angeborene Herzfehler. Implantierte Okkluder ver-schliessen diesen Defekt und werden nach dem Einheilen durch patienteneigenes Gewebe überwachsen und damit entbehrlich. Bioresorbierbare Okkluder vermeiden den chronischen Fremdkörperreiz und die damit verbundenen Risiken. Das NMI bringt in dieses Projekt seine Expertise bei der optimalen Auswahl der Materialien für den Okklu-der ein.

>> Biomedizintechnik

>> Stopp der Infektionsgefahr: Beschichtungen mit antimikrobieller Wirkung Bakterielle Infektionen führen zu ernst zu nehmenden Komplikationen mit oft tödlichem Ausgang. Zur Vorbeugung von Infektionen werden verschiedenste Hygienemaßnahmen mit der Zielsetzung ergriffen, die Keimbildung zu reduzieren, die Übertragungswege zu unterbrechen oder vorhandene Bakterien abzutöten. Zunehmend Bedeutung gewinnen Beschichtungen, die die Bakterienhaftung verhindern oder erschweren.Im KMU-Innovativ-Projekt Anklana (Antimikrobieller Klarlack durch biophysikalische Nano-Funktiona- lisierung) verfolgt das NMI die Strategie der innovativen Beschichtung. Dabei wird ein Klarlack mit antibakterieller Wirkung auf Basis des Chitosans entwickelt, der auf Medizinprodukte aufgebracht werden kann und die Infektionsgefahr durch eingebrachte Bakterien verhindert.

>> NMIaktiv

IMS Chips

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>> Elektrochirurgie - Operation mit HochspannungDie Elektrochirurgie, in welcher Hochfrequenz-Wechselstrom genutzt wird, um Gewebe zu schnei-den und zu koagulieren, ist das häufigste chirurgische Verfahren im OP. Aus der minimalinvasiven Chirurgie ist sie nicht mehr wegzudenken. Die bei den Instrumenten verwendeten Isolations-schichten müssen hohen Ansprüchen genügen, um die Patienten- und Anwendersicherheit zu garantieren. Eine patentierte, am NMI entwickelte Hochspannungs-Isolationsschicht übertrifft die Anforderungen der DIN EN ISO 60601-2-2. Die auf Diamant-ähnlichem Kohlenstoff basierende Schicht (DLC) hält mit Schichtdicken von unter 50 µm elektrischen Spannungen von über 3.000 V stand.

Deutsches Patent: DE 10 2013 110 394 B

>> Electroceuticals - Therapieren mit StromMit elektronischen Mikroimplantaten lassen sich Organe punktgenau elektrisch stimulieren. Das ermöglicht bioelektrische Therapien mit Strom anstatt mit Medikamenten - ohne Nebenwirkun-gen. Zu den mit Strom therapierbaren Krankheiten könnten unter anderem Migräne, Depression, Bluthochdruck und Diabetes zählen. Das Forschungsprojekt „innBW implant” macht die zum elektrischen Messen und Stimulieren von Organfunktionen notwendige Elektronik auf kleinstem Raum implantierbar. Dafür werden spezielle Siliziumchips in biokompatible Foliensysteme eingebettet, die dünner als ein Millimeter und hoch-flexibel sind. Das innBW-Konsortium will bis Ende 2018 zeigen, dass damit die Insulinproduktion der Bauchspeicheldrüse unterstützt werden kann – was im Erfolgsfall für die Behandlung bei Dia-betes Typ 2 ein großer Schritt wäre.

>> Neurochips - Technologie mit Zukunft

Ein neues Mess- und Stimulationssystem nimmt die Kommunikation von Ner-venzellen in Echtzeit und in bisher unerreichter Genauigkeit auf und ermög-licht damit neurophysiologische Grundlagenforschung und neurotechnische Untersuchungen. Herzstück des neuen Systems ist ein leistungsfähiger Neu-rochip, der einen hochaufgelösten Einblick in lebende Nervenzellen eröffnet. Der gemeinsam mit der TU Berlin und der Multi Channel Systems MCS GmbH entwickelte CMOS-Chip liefert wertvolle Analyse-Daten über die komplexen Verschaltungen des Neuronen-Dschungels im menschlichen Gehirn und kann diese gezielt beeinflussen. Das 2015 erfolgreich in den Markt eingeführte System eröffnet neue Wege für zahlreiche Anwendungen in der bioelektroni-schen Medizin, der Biotechnologie und in der Hirnforschung.

In der Branche etabliert und über- regional bekannt ist das alle zwei Jahre stattfindende MEA Meeting. 2016 lud das NMI bereits zum 10. Mal zum Expertendialog über Mikroelektroden- Arrays (MEA) und informierte über neueste Trends und Applikationen in der physiologischen, biotechnischen und neurotechnologischen Forschung.

10. Internationales MEA Meeting in Reutlingen

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>> Oberflächen- und Werkstofftechnologie

Schlüsseltechnologie für Zukunftsaufgaben

Ob Industriebauteil oder medizintechnisches Implantat: Werkstoffe und ihre Oberflächenbeschaffenheit entschei-den maßgeblich über Einsatz, Eignung und Qualität von Produkten. Werkstoffforschung bringt daher immer wie-der neue Funktionalitäten und Leistungssprünge hervor. So sind Oberflächen- und Werkstofftechnologie nach wie vor entscheidende Innovationstreiber und Impulsgeber für fast alle Lebens- und Technikbereiche.

Bereits bei der Fertigung und später im Alltagseinsatz spielen Werkstoffauswahl und Oberflächenstruktur eine zentrale Rolle. Werkstoffe reagieren auf wechselnde me-chanische und thermische Belastungen, korrosive Medien, Licht und andere Umwelteinflüsse auf unterschiedliche Art und Weise. Wie sich verschiedene Materialien den gestell-ten Anforderungen entsprechend miteinander verbinden lassen, beeinflusst die Nutzungsmöglichkeiten, Funktiona-lität und Akzeptanz von Produkten ganz wesentlich.

Mikro, Nano- und Oberflächentechnologien übernehmen oft unscheinbar und für den Anwender unsichtbar Schlüs-selfunktionen bei der Lösung aktueller Zukunftsaufgaben. Sie setzen Innovationsimpulse, die Entwicklungsschübe in vielen Anwendungsbereichen initiieren – ob für nachhal-tige Mobilität und Energie, personalisierte Medizin oder digitale Wirtschaft. Für die Lösung technologischer, öko-logischer und gesellschaftlicher Probleme sind sie unver-zichtbar.

NMI: R&D Partner und DienstleisterDas NMI schafft mit fachübergreifender Kompetenz, wissenschaftlicher Methodik sowie einem breiten Set an Mess- und Prozessequipment effiziente Ergebnisse im Rahmen der Werkstoffforschung und als Dienstleister für Kunden in den Bereichen Biotechnologie, Medizintechnik, Chemie, Umwelt, Fahrzeug- und Maschinenbau.

Die Experten für Oberflächen- und Werkstofftechnologie sorgen für industrie- und praxistaugliche Lösungen in folgenden Bereichen:

Werkstoff- und Oberflächenanalytik Klebtechnologien Beschichtungstechnologien Mikrosystemtechnik Nanotechnologie

Werkstoffe und Oberflächen analysieren, beschichten,verbinden

Laserbasiertes Abscheiden haftver-mittelnder Schichten auf rostfreien Edelstählen Projekt LaserPROMISE

REM Aufnahme einer Multilagen DLC Schicht - Parylene C als oberste Schicht

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KlebtechnologieSo funktioniert Verbindung

Kleben liegt im Trend. Wurde in der Industrie vor wenigen Jahren noch überwiegend geschweißt, geschraubt und genietet, gewinnen heute stoffschlüssige Fügeverfahren wie die Klebtechnik immer mehr an Bedeutung. Damit lassen sich effizientere Prozesse und vielfältigere Bauweisen realisieren. So ermöglicht Kleben neue Produk-te und hat Potenzial – vor allem dort, wo unterschiedliche Materialien miteinander verbunden werden müssen ohne die Werkstoffe zu verändern.

Kompetenz im Kleben

Das NMI unterstützt Kunden aus den Bereichen Fahzeug- und Maschinenbau, Medizintechnik sowie Elektronik, Feinwerktechnik und Bauwesen bei der systematischen Auswahl, Handhabung, Prüfung und Bewertung von Klebstoffen und Klebsystemen. Grundlage sind langjährige Erfahrungen in der Kleb- und Oberflächentechnik, anwendungsgerechte Festigkeits- und Beständigkeits-prüfungen sowie die fachgerechte Beurteilung der Prüfer-gebnisse. Zum Leistungsangebot zählen neben Kleben und Prüfen für industrielle wie medizintechnische Anwendun-gen auch Beratung und Schulung.

Werkstoff- und Oberflächenanalytik Verstehen, um zu optimieren

Forschungs- und Entwicklungsaufgaben setzen in vielen Fällen eine sorgfältige Analyse von Werkstoffen und deren Oberflächen voraus. Erst ein hinreichendes Verständnis für jene Prozesse, die sich an der Oberfläche und den inne-ren Grenzflächen bei der Herstellung oder Bearbeitung von Produkten und bei deren Gebrauch abspielen, schafft die Basis für eine nachhaltige Optimierung von Bauteilen im Fahrzeug- und Maschinenbau oder in der Medizintech-nik. Eine solide Analyse ist daher die Grundlage für eine produktionsbegleitende Qualitätssicherung und die Entwicklung innovativer Produkte.

Analytik für Forschung, Entwicklung und Produktion

Das NMI klärt Prozesse an Grenz- und Oberflächen sowie in Mikro- und Nanostrukturen bis zu atomaren Dimen-sionen auf. Neben der analytischen Begleitung von For-schungs- und Entwicklungsprojekten bietet das NMI ein breites Leistungsspektrum in der reinen Auftragsanalytik. In den Laboren steht dem NMI eine diversifizierte Geräte-ausstattung sowie ein breites Spektrum an präparativen, bildgebenden und spektroskopischen Methoden zur Verfügung.

Beschichtungstechnologie

Dünne Schichten - große Wirkung

Bauteile verlangen mitunter besondere Behandlungen und Oberflächen, um die in der Praxis gestellten Anforderun-gen erfüllen zu können. Dazu zählen Reinigung, Aktivie-rung, Beschichtung, ohne dabei die Volumeneigenschaften zu beeinflussen. Gefragt ist die individuelle Anpassung der Oberflächen an die jeweils gegebenen physikalischen und chemischen Beanspruchungen. Die Dünnschichttechnik und Plasma-technologie bieten für die Oberflächenmodifizierung nach Maß besonders zukunftsweisende Möglichkeiten.

Schicht für Schicht anwendungsoptimiert

Das NMI entwickelt maßgeschneiderte Beschichtungs-lösungen und Oberflächenfunktionalisierungen von Industriegütern und Medizinprodukten. Besondere Expertise besteht in der Plasmatechnologie zur Ober-flächenmodifizierung – beispielsweise zur Optimierung der Haft-, Gleit- und Benetzungseigenschaften, zur Erhöhung der Korrosions- und Verschleißfestigkeit oder zur Sicherung der Biokompatibilität von Werkstoffober-flächen. Bei der Herstellung besonders dünner Schichten werden u. a. PVD- und CVD-Verfahren eingesetzt.

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Mikrosystemtechnik Immer kleiner, immer smarter

Mikrosystemtechnik und Mikroelektronik ermöglichen die Integration zahlreicher intelligenter Funktionen in stetig kleiner werdende Systeme. Und das für immer anspruchs-vollere Anwendungen in der Produktion, in Energie-, Umwelt-, Kommunikations- und Sicherheitstechnik sowie im Gesundheitswesen. Die Smart-System-Integration profitiert dabei von neuen Werkstoffen und Herstellungs-verfahren sowie den Möglichkeiten der Dünnschichttech-nologie zur Herstellung leichter und hochflexibler Schal-tungsträger und biokompatibler Verkapselungen.

Von der Idee bis zum fertigen Bauteil

Das NMI entwickelt, fertigt und testet spezifische Mikro-systeme für Anwendungen in den Lebenswissenschaften und der industriellen Sensorik. Vom Design über die Simu-lation bis zur standardisierten Fertigung von Kleinserien in modernen Reinräumen wird die gesamte Wertschöpfungs-kette abgedeckt. Die Wissenschaftler entwickeln planare und 3D-Mikroelektroden, Chemosensoren und Kompo-nenten für die In-vitro-Elektrophysiologie, für intelligente Implantate und Neuroprothesen.

>> Oberflächen- und Werkstofftechnologie

Nanotechnologie Im Bereich des Allerkleinsten

Nanotechnologiebasierte Produktinnovationen spielen in vielen Lebens- und Anwendungsbereichen eine zuneh-mend wichtige Rolle – insbesondere in der Biotechnologie und Medizintechnik. Mit nanotechnologischen Strukturen werden völlig neue Eigenschaften und Funktionalitäten erschlossen. Im Fokus der Forschung und Entwicklung stehen Nanomaterialien, Nanobeschichtungen sowie ana-lytische Methoden für nanoskalige Strukturen und Materi-alien. Aussichtsreiche Produktpotenziale haben leitfähige Nanostrukturen und Nanokomposite in der Nanoelektro-nik, Sensorik, Energie-, Umwelt- und Chemietechnik.

Elektrochemische Nanomaterialien

Das NMI entwickelt Nanomaterialien für elektrochemische Anwendungen und nanoanalytische Methoden zur Struk-tur- und Funktionsaufklärung. Die Wissenschaftler setzen auf die Kombination leitfähiger Polymere und Kohlenstoff-nanoröhren. Bei der Entwicklung von Sensoren und von Elektroden zur Energiewandlung und Steuerung enzy-matischer Reaktionen helfen der interdisziplinäre Ansatz und die Erfahrung des NMI in der Elektrochemie.

Elektronenmikroskopische Aufnahme eines Piezoaktors Der Aktor wird für ein neuartiges, aktives Mittelohrimplantat entwickelt.

>> Wieder richtig hören: Entwicklung eines aktiven MittelohrimplantatsZusammen mit dem Hörgerätespezialisten auric Hörsysteme, dem Fraunhofer IPA und der Universitäts-HNO-Klinik Tübingen entwickelt das NMI ein aktives Mittelohrimplantat zur ambulan-ten Implantation. Das Implantat wird bei vertretbaren Kosten hochgradig schwerhörigen Patienten helfen.Die Signal- und Energieübertragung erfolgt mittels einer opti-schen Übertragungsstrecke durch das Trommelfell hindurch. Die dafür erforderliche 3D-Mikroaufbau- und Verbindungstech-nik und die biostabile Verkapselung des Mittelohrimplantats werden im Reinraum und in den Laboren am NMI durchgeführt.

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>> Tribologie – Verschleiß auf atomarer EbeneDie Mikrostrukturanalytik des NMI bringt es zu Tage: Reibung und Verschleiß sind tribologische Phänomene, bei denen Veränderungen im kristallographischen Gefüge der Werkstoffe an den Grenzflächen beispielsweise von Zahnrädern oder Wellenlagern eine entscheidende Rolle spielen. Viele mittelständische Unternehmen sind an praxisorientierten Lösungen für Tribosysteme interessiert. Als akkreditiertes Prüflabor führt das NMI Untersuchungen gemäß DIN EN ISO/IEC 17025 durch. Dabei werden grenzflächen- und mikrostrukturanalytische Methoden eingesetzt, um die Folgen der Wechselwirkung zwischen Öl, Additiven und Werkstoffoberflächen bei Antriebselementen und Maschinenteilen zu charakterisieren. Die erlangten Erkenntnisse helfen, Oberflächen so zu gestalten, dass die Laufeigenschaften und Standzeiten von Maschinenelementen optimiert werden.

>> NMI Studie: Sicheres Kleben - eine Herausforderung in der klebtechnischen PraxisDie NMI Studie „Sicheres Kleben“ stößt auf großes Interesse in der Industrie und in der Fachpresse. Eine Umfrage bei Anwendern und Anbietern von Klebstoffen und klebtechnischer Ausstattung bestätigt, dass das Kleben ein etabliertes Fügeverfahren ist. Sein Potenzial kommt da zum Tragen, wo Anforderungen der Leichtbauweise erfüllt oder unter-schiedliche Materialien miteinander verbunden werden müssen, ohne die zu verbindenden Werkstoffe zu verändern. Die Vorteile der Klebtechnik können genutzt werden, wenn fachgerecht geklebt wird, und wenn die gesamte Prozess-kette des Klebens etabliert ist und beherrscht wird. Damit das Kleben weiter an Akzeptanz gewinnt, muss die Repro-duzierbarkeit fertigungstechnischer Abläufe höchsten Standards entsprechen. Wie bei anderen Fügetechniken ist dies nur mit qualifiziertem Personal möglich. Das NMI berät Firmen und bildet Mitarbeiter für diesen Prozess aus.

Die Studie gibt es unter www.nmi.de/oberflächen

Anti-Aging: Der Alterung von Werkstoffen auf der Spur

Der alljährliche ABC-Workshop ist ein fester Bestand-teil des NMI-Kalenders. 2016 informierte die Veran-staltung über die verschiedenen Alterungsvorgänge und ihre Auswirkungen auf Oberflächen, Kunststoffe und Klebverbindungen. In Praxisberichten wurden Methoden zur Prüfung der Alterungsbeständigkeit und anwendungsspezifische Lösungen des Alterungs-schutzes aufgezeigt.

>> Dünne Schichten – Schutz gegen LochfraßNMI-Beschichtungen schützen beispielsweise Pumpen und Rohrleitungen in Solebädern: Auch wenn nichtrostende Stähle aufgrund ihres hohen Chrom-gehalts von circa zehn Prozent korrosionsgeschützt sind, reicht dieser Schutz bei Einwirkung von hochaggressiven Medien, wie sie beispielsweise in Soleschwimmbädern vorliegen, nicht aus. Nichtrostender Stahl zeigt dort Lochfraß.Entwicklungsarbeiten am NMI haben hierfür Lösungen erbracht. Gute Schutzwirkungen werden durch den Einsatz der Plasmareinigung sowie trans-parente Schichten aus Aluminiumoxid oder DLC (diamant like carbon) in Kombination mit Parylene C als Deckschicht erzielt.

>> NMIaktiv

ABC Workshop 2016

>> Stimmen>> Starke Partner

Das NMI hat starke und verlässliche Partner an seiner Seite. Wir sind eingebunden in regionale Allianzen, Cluster und Verbände sowie wissenschaftliche Einrichtungen.

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»Das NMI hat sich in den vergange-nen drei Jahren als bedeutsamer Partner des regionalen Entwick-lungskonzepts „FORTUNA – For-schung, Technik, Umwelt, Natur Neckar-Alb“ erwiesen und dabei maßgeblich zum guten Erfolg unse-rer Region beim Landeswettbewerb RegioWIN beigetragen. Für unsere Wirtschaftsregion ist das NMI ein-fach unverzichtbar!«Joachim Walter, Landrat, Landkreis Tübingen

»Biopharmazie und Medizintechnik bewegen sich in vielfacher Hinsicht aufeinander zu.

Das NMI, mit seinem branchen-übergreifenden Technologieport-folio, ist ein wichtiger Partner, um überlappende Innovationsfelder zu identifizieren und Lösungen mit zu entwickeln.«Prof. Dr. Uwe Bücheler, Boehringer Ingelheim Biopharmaceuticals GmbH

>> Stimmen

NMI 2017

»Seit über 20 Jahren arbeitet ein Verbund aus Kliniken und Instituten an der Entwicklung elektronischer Netzhautimplantate. Das NMI war von Anfang an mit dabei und hat unseren Erfolg mit seiner Expertise in der Nerv-Chip-Kopplung entschei-dend mitgestaltet.«Reinhard Rubow, Retina Implant AG

»Das NMI ist für unsere Region so etwas wie der Sechser im Lotto. Es forscht anwendungsbezogen und hat die Anliegen kleiner und mittlerer innovationsgetriebener Unternehmen im Blick. Mit seiner biomedizinischen und materialwis-senschaftlichen Ausrichtung passt es in die wirtschaftlichen und inno-vativen Schwerpunkte der Region Neckar-Alb. Diese Kompetenz wis-sen wir sehr zu schätzen.«Christian O. Erbe, IHK, Reutlingen

»Die Vielfältigkeit der akademischen und industriellen biomedizinischen Forschung, die Synergien mit der Biotech-Szene Berlin/Brandenburg sowie die Interaktionen mit den Kol-legen im Bayer-CoLaborator Berlin haben auf unserer Seite sehr schnell zu vielen neuen Geschäftsimpulsen geführt.«

Dr. Christoph Sachse, NMI TT GmbH, Berlin

»Das NMI ist einer unserer ganz besonderen Partner. Mit seinem For-schungsprofil an der Schnittstelle von Bio- und Materialwissenschaften passt das NMI hervorragend zu den Stärken der Universität. Unsere Kooperation ist von unschätzbarem Wert, um unsere Kernkompetenz in der Grundlagenforschung durch anwendungsorientierte Forschungs-aspekte zu ergänzen.«Prof. Dr. Bernd Engler, Universität Tübingen

»Mit dem NMI haben wir einen professionellen Partner an unserer Seite, der den innovativen Aus-tausch und die Weiterentwicklung in unserem Medizintechnik-Cluster aktiv lebt und mitgestaltet.«Yvonne Gliencke, MedicalMountains AG, Tuttlingen

»Als Partner des NMI können wir auf die ganze Bandbreite des dort über lange Jahre erarbeiteten Wissens über Mikroelektroden-Arrays (MEA) zurückgreifen. Wir setzen MEAs in unseren In-vitro- und In-vivo-Systemen für die Pharma- und die Biotechindustrie ein.«Andreas Möller, Multi Channel Systems MCS GmbH, Reutlingen

»Medizintechnische Innovationen entstehen aus der optimalen Syn-these zwischen Grundlagenwissen-schaft und Applikationsentwicklung. Mit dem NMI haben wir einen per-fekten Partner für grundlagenwis-senschaftliche Fragestellungen, die dann in unsere Applikationsentwick-lung einfließen, um Medizintechnik für eine optimale und sichere Pa-tientenversorgung zu entwickeln.«Prof. Hanns-Peter Knaebel, Aesculap AG, Tuttlingen

»Die anwenderorientierte Ausrich-tung des NMI für Bio- und Material-wissenschaften ist das differenzie-rende Merkmal gegenüber anderen vergleichbaren Instituten. Die Kompetenz der Mitarbeiter, die exzellente Analytik und die außeror-dentliche Kundenorientierung sind ein Garant für den Erfolg des Auf-traggebers.«Dr. Georg Bischopink, Robert Bosch GmbH, Stuttgart

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Bündnispartner der Innovationsallianz Baden-Württemberg

Mitglied der Zuse-Gemeinschaft

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NMI Naturwissenschaftliches und Medizinisches Institut an der Universität Tübingen

Markwiesenstraße 55, 72770 ReutlingenTelefon +49 7121 51530-0 info@nmi.de, www.nmi.de