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Sarah-Jane Estermann, Biomechanikerin: So zugfest wie das biologische Vorbild

Portrait Sarah-Jane Estermann

(c) Chemiereport/Michael Liebert, KL

Forschende im Porträt

Wenn Chirurgen Praxiserfahrung mit neuen Instrumenten oder Operationstechniken machen wollen, sind sie heute meist auf Tiermodelle angewiesen. Es wäre eine wesentliche Hilfestellung, wenn Trainingssysteme zur Verfügung stünden, die die verschiedenen Gewebe und Organe des menschlichen Organismus nicht nur anatomisch korrekt darstellen, sondern auch in ihren mechanischen Eigenschaften dem Original weitgehend entsprechen. An solchen Systemen arbeitet man am Austrian Center for Medical Innovation and Technology (ACMIT) am Technopol Wiener Neustadt schon seit längerer Zeit. Zur Herstellung stehen dabei 3D-Druck Verfahren zur Verfügung, der Druckvorgang kann dabei so geplant werden, dass sich die Zusammensetzung des Ausgangsmaterials während des Druckens verändert, um dem biologischen Vorbild auch in der räumlichen Heterogenität nahe zu kommen. Zur Charakterisierung der mechanischen Eigenschaften hat man vor kurzem eine Kooperation mit dem Fachbereich Biomechanik der Karl Landsteiner Privatuniversität für Gesundheitswissenschaften (KL) am Technopol Krems aufgebaut. Sarah-Jane Estermann bildet gleichsam die Brücke zwischen beiden Häusern: „Ich bin zu je 50 Prozent bei beiden Institutionen angestellt“, erzählt die Forscherin, die hier ihre bisherigen Erfahrungen gut einbringen kann.

Ihre Liebe zur Mathematik als Sprache, mit der man die Welt beschreiben kann, hat Estermann zunächst zur wohl grundlegendsten aller Naturwissenschaften geführt: „Ich habe Technische Physik an der TU Wien studiert, das war eine gute Basis für Wissenschaft in jeglicher Form“, meint Estermann heute. Nach dem Bachelor-Abschluss vertiefte sie sich in die medizinischen Anwendungen dieses Fachs und absolvierte ein Masterstudium in Biomedical Engineering. Die Diplomarbeit führte sie an das Institut für Mechanik der Werkstoffe und Strukturen der TU Wien, wo sie sich bereits mit der Mechanik biologischer Medien beschäftigte. „In meiner Arbeit ging es darum, ein mathematisches Modell zu finden, mit dem man die Flüssigkeitsströmung in den Porennetzwerken von Knochengewebe beschreiben kann“, erzählt Estermann: „Das war der erste wirkliche Kontakt mit professioneller Forschung.“

Und weil sie an dieser Gefallen gefunden hatte, beschloss Estermann, ihre Kenntnisse im Rahmen einer Dissertation weiter zu vertiefen. „Ich habe zunächst eine Initiativbewerbung ans ACMIT geschickt. Dort hatte man sich bereits grundsätzlich über eine Zusammenarbeit mit der KL geeinigt, als ich dazu stieß“, erzählt die Forscherin. Im ersten Schritt geht es nun darum, sowohl an verschiedene Gewebeproben als auch an 3D-gedruckten Modellen Zugproben durchzuführen und die mechanischen Eigenschaften miteinander zu vergleichen. Vom Biomechanik-Labor an der KL zeigt sich Estermann dabei sehr angetan: „Wir haben dort wirklich alle Möglichkeiten.“ Parallel dazu entsteht ein mathematisches Modell, mit dem die Kombination verschiedener Kunststoffe, wie sie im 3D-Druck eingesetzt wird, mechanisch charakterisiert werden kann. Dies soll dann im zweiten Schritt dazu führen, dass man die Zusammensetzung des Materials den gewünschten Eigenschaften entsprechend anpassen kann.

Link: Fachbereich Biomechanik der KL

Text: Magazin "ChemieReport"

Erste Doktorarbeit des Fachbereichs Biomechanik
8. Oktober 2021 – Der Fachbereich Biomechanik feiert seinen ersten Abschluss einer Doktorarbeit. Sarah-Jane Estermann beendete kürzlich ihr Forschungsprojekt „Medi3DPrint“ mit einem erfolgreichen Rigorosum. Ihre Dissertation "Replicating liver tissue in terms of mechanical properties for anatomical models" beschäftigt sich mit den taktilen mechanischen Eigenschaften von menschlichen Organen mit besonderem Augenmerk auf Lebergewebe. Betreut wurde die Arbeit von Dr. Andreas Reisinger und Prof. Dieter Pahr, die sich mit Dr. Estermann über die erste abgeschlossene Arbeit des Fachbereiches freuen. Dr. Estermann wechselt direkt nach Abschluss ihres Doktorats als Projektmanagerin zu Siemens.
Das Projekt "Medi3DPrint" war ein FFG gefördertes Kooperationsprojekt mit der ACMIT GmbH aus Wiener Neustadt. Eine Zusatzförderung konnte durch einen Science Call Dissertationen von der Gesellschaft für Forschungsförderung (GFF) eingeworben werden. Das Ziel des Projekts war es, die mechanischen Eigenschaften von Weichgewebe besser zu verstehen und mit Silikonen nachzubilden, um künstliche Organtrainingsmodelle herstellen zu können. Während der dreieinhalb Jahre Projektlaufzeit konnten vier Publikationen in renommierten SCI gelisteten Journalen veröffentlicht werden.

Events

  1. 26 Jan

    KL Lunchtime Seminar: Mechanisms of solute transport through cellular membranes

    26. Januar 2022, 12:00 - 13:00
    Karl Landsteiner University, 3500 Krems/Donau, Wing Y, KL Auditorium
  2. 27 Jan

    Meet the Expert - MEDIZIN

    27. Januar 2022, 18:00 - 19:00
    Online via Instagram
  3. 02 Feb

    STUDENT TALK: Medizin

    02. Februar 2022, 18:00 - 19:00
    Online via KL Instagram Channel