Herz-Kreislauf-Forschung für Nierenkranke und Prozesssignaturen für optimierte Fertigungsprozesse

Der Bewilligungsausschuss der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) hat zwei Anträge mit Beteiligung der RWTH Aachen positiv bewertet. So wurde die Einrichtung eines Sonderforschungsbereichs/Transregio „Mechanismen kardiovaskulärer Komplikationen bei chronischer Niereninsuffizienz“ bewilligt. Der Sonderforschungsbereich/Transregio „Prozesssignaturen – Funktionsorientierte Fertigung auf der Basis charakteristischer Prozesssignaturen“ wurde um eine weitere Förderperiode von vier Jahren verlängert.

Sonderforschungsbereiche (SFB) sind langfristige, auf die Dauer von bis zu zwölf Jahren angelegte Forschungseinrichtungen der Hochschulen, in denen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler im Rahmen eines fächerübergreifenden Forschungsprogramms zusammenarbeiten. Damit dienen sie der institutionellen Schwerpunkt- und Strukturbildung. Ein Sonderforschungsbereich/Transregio (SFB/TRR) wird von zwei oder drei Hochschulen gemeinsam getragen.

Mechanismen kardiovaskulärer Komplikationen bei
chronischer Niereninsuffizienz

Im SFB/TRR „Mechanismen kardiovaskulärer Komplikationen bei chronischer Nie-reninsuffizienz“ arbeiten die RWTH und die Universität des Saarlandes zusammen. Für die Forschungsarbeiten wurden zehn Millionen Euro beantragt, verteilt auf beide Hochschulen. Univ.-Prof. Dr.rer.nat. Joachim Jankowski vom Lehrstuhl für Molekulare Herz-Kreislaufforschung der RWTH wird den SFB/TRR leiten.

Rund 50 Prozent der chronisch-niereninsuffizienten Patienten im fortgeschrittenen Stadium leiden an kardiovaskulären Erkrankungen. Der Anteil kardiovaskulärer To-desfälle bei diesen Patienten – besonders im Endstadium der Erkrankung – liegt bei 40 bis 50 Prozent. Bei Personen mit einer normalen Nierenfunktion beträgt der Anteil kardiovaskulärer Erkrankungen hingegen nur 26 Prozent. Neben drohenden schwerwiegenden Komplikationen wie Herzinfarkt oder Schlaganfall wird häufig Herztod bei chronisch-niereninsuffizienten Patienten durch Herzinsuffizienz und Arrhythmien verursacht. Die pathophysiologischen Prozesse kardiovaskulärer Erkrankungen dieser Patienten unterscheiden sich offenbar von den entsprechenden Prozessen in der Gesamtbevölkerung. Dies könnte erklären, warum traditionelle Ansätze zur Verbesserung kardiovaskulärer Ereignisse im Rahmen der chronischen Niereninsuffizienz wenig erfolgreich waren. Die Kenntnis der zugrundeliegenden pathologischen Mechanismen ist somit notwendig, um die gesteigerte kardiovaskuläre Sterberate durch neue therapeutische Ansätze zu senken.

Veränderungen im Kreislaufsystem und im Herzgewebe tragen entscheidend zur Erhöhung des kardiovaskulären Risikos der Patienten bei. Dennoch sind die molekularen Mechanismen bislang größtenteils noch nicht erforscht. Daher sollen durch experimentelle und klinische Studien die multifaktoriellen Aspekte im Kreislaufsystem und im Herzgewebe geklärt werden. Es werden auch interdisziplinäre Aspekte durch Etablierung und Evaluierung neuer therapeutischer Ansätze und diagnostischer Tests analysiert. 18 Forscherteams bringen ihre Erfahrungen aus den Bereichen Kardiologie, Nephrologie, Biophysik und Molekularbiologie in den SFB/TRR ein. Das Konsortium verfügt über ausgewiesene medizinische Experten und eine große Bandbreite experimenteller und theoretischer Methoden.

Besonderheit dieses SFB/TRR sind drei integrierte Serviceprojekte. In einer projekt-übergreifenden Kernplattform werden standardisierte Tiermodelle, histopathologische Analysen und morphologische Protokolle für alle Teilprojekte entwickelt. In einem weiteren Serviceprojekt werden bioinformatische und statistische Methoden für Korrelationsstudien eingesetzt, welche die klinische Umsetzung der Konzepte erleichtern. Durch Kombination von Chromatographie, Massenspektrometrie und MALDI-Imaging erhalten außerdem alle Partner tiefere Einblicke in die Pathologie kardiovaskulärer Erkrankungen bei chronischer Niereninsuffizienz.

Die im SFB/TRR integrierte Graduiertenschule bietet den Studierenden Betreuung und Vernetzung zur Stärkung wissenschaftlicher und sozialer Kompetenzen. Ein interdisziplinäres Trainingsprogramm sieht ein individuelles Forschungsprojekt, personellen Austausch, ein praktisches Trainings-Modul sowie Module zur Entwicklung von grundlegenden wissenschaftlichen Kompetenzen und fachübergreifenden Fähigkeiten vor.

Kontakt:
Univ.- Prof. Dr.rer.nat. Joachim Jankowski
Lehrstuhl für Molekulare Herz-Kreislaufforschung
Telefon 0241/80-80580
E-Mail jjankowski@ukaachen.de

Prozesssignaturen – Funktionsorientierte Fertigung auf der Basis
charakteristischer Prozesssignaturen

Im SFB/TRR „Prozesssignaturen – Funktionsorientierte Fertigung auf der Basis
charakteristischer Prozesssignaturen“ kooperieren die RWTH Aachen, die Universität Bremen und die Oklahoma State University. Die Universität Bremen ist Sprecherhochschule. Beantragt wurde ein Fördervolumen von neuneinhalb Millionen Euro. Die Forschung an der RWTH wurde in der ersten Förderphase von Professor Fritz Klocke vom WZL koordiniert, diese Aufgabe übernimmt jetzt Professorin Stefanie Reese vom Institut für Angewandte Mechanik.

Ziel ist, das Konzept der so genannten Prozesssignaturen weiterzuentwickeln und damit einen Paradigmenwechsel in der werkstofforientierten Fertigung voranzutreiben. Bei der industriellen Produktion hochbelasteter Bauteile – wie Zahnräder für Windkraftanlagen – gelingt es gut, Maße, Formen und die Oberflächengeometrie gezielt einzustellen. Für oberflächennahe Werkstoffeigenschaften, so genannte Randzoneneigenschaften wie beispielsweise Eigenspannungen und Härte, ist dies bisher jedoch kaum möglich. Genau diese Eigenschaften sind allerdings für die Lebensdauer und das Betriebsverhalten der Bauteile bedeutend, da die Beanspruchungen in Form von Betriebslasten von der Oberfläche aus auf das Bauteil wirken. Deshalb ist es entscheidend, ein grundlegendes Verständnis der in den Fertigungsprozessen ablaufenden Vorgänge zu erhalten, die zu einer Veränderung der Werkstoffeigenschaften führen und diese in einer neuartigen und einheitlichen Schreibweise in Form von Prozesssignaturen zu konkretisieren.

In der ersten Förderphase des SFB/TRR gelang es, das Konzept der Prozesssignaturen unter vereinfachten Bedingungen grundsätzlich zu belegen. In der zweiten Förderphase sollen die Prozesssignaturen in Richtung industrieller Anwendbarkeit weiterentwickelt werden, um sie zur gezielten, wissensbasierten Einstellung von Randzoneneigenschaften bei der Auslegung von Fertigungsprozessen nutzen zu können. Fernziel ist, die gewonnenen Erkenntnisse einzusetzen, um die Funktionseigenschaften und damit die Bauteilqualität auf Grundlage von Prozesssignaturen prädiktiv anzupassen und somit wesentlich zur Lösung des inversen Problems bei der Auslegung fertigungstechnischer Prozesse beizutragen.

Kontakt:
Univ.-Prof. Dr.-Ing. habil. Dr.-Ing. Stefanie Reese
Institut für Angewandte Mechanik
Telefon 0241/80-25000
E-Mail stefanie.reese@rwth-aachen.de

Dr.-Ing. Andreas Klink
Werkzeugmaschinenlabor (WZL)
Telefon 0241/80-28242
E-Mail a.klink@wzl.rwth-aachen.de

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