ComMoVis - Computergestützte Modellierung und Visualisierung der durch mikroskalige Kräfte induzierten Permeabilität der neurovaskulären Einheit - Ultraschall-induzierte Permeabilitätsänderung

Im Rahmen des Projekts wird eine Methode zur Modellierung der Permeabilität der Blut-Retina-Schranke (BRB) auf der Grundlage von in vivo- und in silico-Ansätzen entwickelt. Die Blut-Retina-Schranke ist eine wichtige Barriere, die die Nervenzellen der Netzhaut schützt. Sie verhindert zwar, dass schädliche Moleküle aus dem Blut auf die Neuronen einwirken, und ist daher für die Gesundheit der Netzhaut unerlässlich, stellt aber auch ein Hindernis für therapeutische Wirkstoffe dar. Sie erschwert somit die Gabe von Medikamenten zur gezielten Behandlung von Erkrankungen der Retina, wie die diabetische Retinopathie (DR) oder die altersbedingte Makuladegeneration (AMD). Beides sind Erkrankungen mit einer hohen Prävalenz in Industrie- und Schwellenländern und maßgeblich verantwortlich für die Erblindung im Erwachsenenalter. Das Ziel dieses Verbundes ist die Visualisierung und Modulation der BRB-Permeabilität. Durch akustisch und photoakustisch induzierte mechanische Kräfte soll die BRB kurzeitig und nicht-invasiv geöffnet werden. Dies erlaubt eine lokale und präzise Medikamentenabgabe in betroffenen Regionen der Retina. Parallel dazu werden computergestützte Modellierungen entwickelt, die es erlaubt die komplexen Prozesse für die Anwendung in der Grundlagen- und Pharmaforschung zu simulieren. Das Ziel des beantragten deutschen Teilprojekts der HAWK ist die Entwicklung 1. von Berechnungsmodellen für die Druckwelleninduktion durch fokussierten Ultraschall (FUS), die Druckwellenausbreitung und Mikroblasenbildung durch Laser in der BRB; 2. eines umfassenden Berechnungsmodells für die Permeabilität der BRB in Reaktion auf Druckwellen/MBF.