Unsere Schwerpunkte im Bereich der medizinischen Forschung sind neue Stammzelltherapien, die Entwicklung künstlicher Organe (Tissue Engineering) sowie die Entwicklung von neuronalen Sehprothesen und Mikrosensoren zur Behandlung schwerer Augenerkrankungen. Ergänzt wird unser Forschungsspektrum um klinische Themen, insbesondere zur Behandlung der Makuladegeneration, des Glaukoms und der Weiterentwicklung minimal-invasiver Operationsmethoden an Horn- und Netzhaut sowie zur minimal-invasiven Behandlung des Glaukoms.
Unsere aktuellen Forschungsprojekte
Upscaling und Zulassung des ersten Hyaluronsäure-basierten Glaskörperersatzstoffes
gefördert durch DFG, BMBF und Europäische Union
Ziel dieses Projekts ist die Marktzulassung des weltweit ersten Glaskörperersatzes für die Netzhautchirurgie auf Basis eines Hydrogels, welcher die natürlichen Eigenschaften des gesunden Glaskörpers nachbildet. Bereits seit dem Jahr 2002 mit der Gründung eines Tissue Engineering-Labors wurde stetig an der Entwicklung eines künstlichen Glaskörperäquivalentes gearbeitet und über Zuwendungen von Stiftungen, der Deutschen Forschungsgemeinschaft, dem Bundesministerium für Wirtschaft und Energie und ein Fellowship-Projekt der Europäischen Union finanziert. Bis heute wurden mehrere Glaskörper-Äquivalente auf Hydrogel-Basis (quervernetzte Glycosaminoglykane) als geeignete Kandidaten entwickelt und mit Blick auf die Translation in die Klinik optimiert. Nachdem ein Hyaluronsäure-basiertes Hydrogel die geeigneten optischen und mechanischen Eigenschaften aufwies sowie die Bioverträglichkeit und Funktionalität in vitro und im Tiermodell in verschiedenen Langzeitversuchen demonstriert wurde (Schramm et al. 2012; Schnichels et al. 2017; Schulz et al. 2020) wird es im nun laufenden Projekt „VGel“ hinsichtlich Schwellverhalten und Degradation weiter charakterisiert. Gemeinsam mit Entwicklungspartnern aus der Industrie wird die hochskalierte Herstellung unter GMP-Bedingungen realisiert und die Marktzulassung als Medizinprodukt angestrebt.
Projektleiter: Prof. Dr. med. Peter Szurman, Laufzeit 1. Phase 2025-2027
Herstellung eines PRP-Hydrogel-Patches für die Limbusstammzellen-Transplantation
gefördert von der Ernst und Berta Grimmke Stiftung
In diesem Forschungsvorhaben soll ein neuartiges Transplantat entwickelt werden, das die Stammzellnische von Limbusstammzellen (LSC) imitiert und so den Therapieerfolg bei Limbusstammzellinsuffizienz (LI) verbessern kann. Bei bestehenden Transplantationsmethodiken ist das Regenerationspotenzial der transplantierten LSC aufgrund der fehlenden Stammzellnische schnell erschöpft und geht mit einem Verlust der Stammzelleigenschaften einher. Da sich Hydrogele prinzipiell als Trägermaterial für Zellen eignen, jedoch keine Nährstoffe oder Wachstumsfaktoren enthalten, soll in diesem Vorhaben ein autologes plättchenreiches Plasma (PRP)-angereichertes Hyaluronsäure-Hydrogel-Patch als Transplantatträger entwickelt werden. Durch die Besiedelung des Patches mit primären MSC sollen auch die zellulären Bestandteile der Limbusstammzellnische berücksichtigt und ein Stroma ausgebildet werden, bevor das Transplantat mit LSC angereichert wird. Neben der Entwicklung des Hydrogelpatches wird auch die Etablierung eines standardisierten Ablaufs zur Isolation, Kultivierung und Anreicherung von LSC und MSC aus humanen Spenderhornhäuten angestrebt. Durch die geplanten Arbeitsziele in diesem Projekt könnte in Zukunft der langfristige Erfolg von Transplantationen bei Patienten mit LI außerordentlich verbessert werden.
Projektleiter: Dr. rer. nat. Michelle Müller, Laufzeit 10/2024- 10/2025
Toxizitätsanalyse von Trypanblau-Farbstoffen für die Ophthalmologie- VBlue
Industrieprojekt
Trypanblau hat sich als wichtiges chirurgisches Hilfsmittel für die Vorderabschnittschirurgie etabliert und wird unter mehreren (mehr als 20) Marken in Europa, Indien und den USA vertrieben. Sie sind für die Durchführung der Kapsulorhexis, die Vorfärbung von DMEK-Gewebe und die Färbung des Trabekelwerks zugelassen. Trypanblau ist als Medizinprodukt geregelt, dessen Reinheit nicht kontrolliert wird und von technischer bis zu pharmazeutischer Qualität reicht. Die Verunreinigungen variieren zwischen 4 % und 20 % und stellen ein unbekanntes Toxizitätsrisiko für Endothelzellen dar. Der rote Monoazofarbstoff ist eine häufige Verunreinigung, die ein karzinogenes und teratogenes Toxizitätsrisiko birgt und deren Konzentration von der Reinheit von Trypanblau abhängt. Um die sichere und wirksame Anwendung von Trypanblau am Auge zu gewährleisten, sind systematische Analysen des Toxizitätsprofils von Trypanblau in Abhängigkeit von Verunreinigungen erforderlich. Daher zielt das vorliegende Projekt darauf ab, die Toxizität verschiedener Konzentrationen von Monoazo-Rot-Farbstoff und verschiedener Trypanblau-Farbstoffe in Zell- und Gewebekulturen in vitro zu bewerten.
Projektleiter: PD Dr. med. Annekatrin Rickmann, Laufzeit 2025-2026
Entwicklung eines KI-gestützten Systems zur Identifizierung von prädiktiven Faktoren im Rahmen des perioperativen Komplikationsmanagements in der Katarakt-Chirurgie- KI-Katarakt
gefördert vom Projektträger Jülich im Rahmen des Verbundprojekts „WIR! – HEALTH.AI – KI-Katarakt“ (Förderkennzeichen 03WIR5605B).
Der Graue Star – auch Katarakt genannt – befällt früher oder später fast jeden Menschen über 60 Jahren. Durch eine schleichend fortschreitende Linsentrübung lässt die Sehkraft immer weiter nach. Die einzige Methode zur Behandlung des Grauen Stars ist die Entfernung der getrübten Linse und das Einsetzen einer klaren Kunstlinse. Obwohl die Entwicklung modernster Operationstechniken das Komplikationsprofil der Katarakt-Chirurgie sukzessive reduzieren konnte, kann es nach einer Graue-Star-Operation weiterhin zu postoperativen Beschwerden kommen, die das Sehvermögen der Patienten stark beeinträchtigen oder gefährden können. Eine verlässliche Vorhersage, bei welchen Patienten nach einem operativen Eingriff Komplikationen auftreten könnten, ist derzeit nicht möglich. Die Kataraktchirurgie ist mit ungefähr 800.000 Eingriffen pro Jahr eine der häufigsten Operationen überhaupt in Deutschland. Mit etwa 5.000 Kataraktoperationen ist die Augenklinik Sulzbach die größte Spezialambulanz für den Grauen Star im Südwesten Deutschlands. Daraus resultiert ein außerordentlicher Datenschatz (retrospektiv: ca. 50.000 Patienten/10 Jahre), in dem die ursächlichen Faktoren für postoperative Komplikationen verborgen sind. Durch den Einsatz von Künstlicher Intelligenz (KI) lassen sich Muster, Trends und Zusammenhänge aus den vorhandenen Datenbeständen systematisch identifizieren. Die Extraktion von diagnose-/prognoserelevanten Merkmalen durch KI aus medizinischen Rohdaten birgt das enorme Potential, bessere Diagnose- und Therapieentscheidungen in der Kataraktchirurgie zu treffen und so zur bestmöglichen Versorgung der Patienten beizutragen. Das Teilvorhaben der AKS hat zum Ziel, (1) retrospektiv umfangreiche klinische Datenbestände für das Training von KI-Modellen zur Verfügung zu stellen und zu annotieren, (2) die ophthalmologische Expertise für die KI-Entwicklung bereitzustellen und Anwendungsfälle sowie Anforderungen festzulegen, und (3) die Akzeptanz des KI-Modells zu überprüfen.
Projektleiter: PD Dr. med. Karl T. Boden, Laufzeit 03/2023-10/2025
Entwicklung und Verprobung eines flächendeckenden KI Systems am Beispiel der augenärztlichen Behandlung- FläKI
gefördert vom Projektträger Jülich im Rahmen des Verbundprojekts „WIR! – HEALTH.AI – FläKI“ (Förderkennzeichen 03WIR5607D)
Bei augenärztlichen Behandlungen wird die optische Kohärenztomographie (OCT) für die Diagnostik verwendet. Eine breite und kontinuierliche Speicherung von OCTs zusammen mit anderen Patientendaten wird unter den Fachärzten nicht durchgeführt. Dadurch gehen wertvolle Daten verloren, die zur Entwicklung von KI-Algorithmen benötigt werden. Denn diese erfordern ausreichend große annotierte Datenmengen, um sie trainieren und auch einsetzen zu können. Für die Verwendung von KI in medizinischen Einrichtungen ist zudem eine hohe Akzeptanz unerlässlich, sowohl bei den Ärzten als auch den Patienten. Im Projektvorhaben wird daher ein Datenraum zusammen mit 98% der saarländischen Augenärzte geschaffen und eine flächendeckende Einführung eines Human-in-the-Loop (HITL) System für eine komplette medizinische Fachrichtung realisiert. Zunächst wird das bereits vorhandene Augenarzt-Portal erweitert. Die Erweiterungen umfassen die Feedbackkomponenten des HITL, die Schnittstellen für die Datensammlung und die Schnittstelle zum Multi-AI-Adapter (MAA). Der zu entwickelnde MAA ermöglicht die unabhängige Verwendung von unterschiedlichen KI-Modellen. Im Rahmen des Forschungsprojekts soll ein einfaches Clustering entwickelt werden. Mit der Hilfe des Clusters kann der HITL sowie die technische Infrastruktur bei ausgewählten Ärzten validiert werden. Das schafft die Voraussetzungen, um im Rahmen eines Anschlussprojekts (2. Phase) eine breitflächige KI-Verprobung und -Evaluierung durchzuführen. Insgesamt werden im Projekt FläKI dadurch alle Voraussetzung geschaffen, die es saarländischen Augenärzten ermöglichen, zukünftig KI-Dienste zu integrieren und im Alltag zu nutzen und damit die Behandlungsqualität und die fachärztliche Effizienz klar zu steigern. Durch den Einsatz von KI-Assistenzsystemen wird das etablierte und das zukünftige Geschäftsmodell der genossenschaftlichen VISYOnet nachhaltig gestärkt und die Health.AI Region zum internationalen Vorreiter für augenärztliche Behandlungen.
Projektleiter: PD Dr. med. Karl T. Boden, Laufzeit 03/2023-10/2025
MoReEye KI-gestützte Berichterstellung direkt aus OP-Videos
Die Erstellung von Operationsberichten stellt für Ärztinnen und Ärzte in der Augenchirurgie eine erhebliche zusätzliche Belastung dar. Im eng getakteten Klinikalltag werden Berichte häufig erst mehrere Stunden oder sogar Tage nach der Operation verfasst. Dadurch steigt das Risiko von Ungenauigkeiten und Fehlern durch Erinnerungslücken. Das Ziel von MoReEye ist es, Klinikpersonal durch die hochgradig automatisierte Erstellung von Operationsberichten zu entlasten und fehlerhaften Berichten vorzubeugen. Grundlage dafür ist die automatische Analyse routinemäßig aufgenommener Operationsvideos. Aus diesen Videos werden relevante Informationen extrahiert und anschließend durch eine Textgenerierungskomponente in einen zusammenhängenden Berichtsentwurf überführt. Operateurinnen und Operateure behalten dabei jederzeit die Kontrolle. Sie können den automatisch erstellten Text prüfen, bei Bedarf korrigieren und freigeben. Zusätzlich unterstützt das System bei der Erkennung von Fehlern, Inkonsistenzen und Auslassungen. Neben der Reduktion des Arbeitsaufwands kann MoReEye dazu beitragen, Operationsberichte schneller verfügbar zu machen und die Qualität der Dokumentation zu erhöhen. Darüber hinaus kann ein solches System die Integration internationaler Kolleginnen und Kollegen in klinische Routineabläufe erleichtern.
Ein junges Forscherteam im Transplantationszentrum der Augenklinik Sulzbach widmet sich der Entwicklung einer künstlichen Hornhaut auf Alginatbasis.
Prototyp eines Mikro-Implantats zur drahtlosen Augendruck-Selbstmessung für Patienten mit schwerem Glaukom.
„In Deutschland warten 6.000 Menschen auf eine neue Hornhaut. Meine Entwicklung einer künstlichen Hornhaut könnte helfen, den weltweiten Spendermangel zu überwinden.“
- Dr. med. Annekatrin Rickmann, FEBO (Arbeitsgruppe Artificial Cornea)
„Unser im Sulzbacher Reinraumlabor entwickeltes Hornhaut-Teiltransplantat wird es Augenärzten deutschlandweit ermöglichen, ihre Patienten mit dieser besonders schonenden Transplantationstechnik zu behandeln – made in Saarland.“
- Dr. rer. nat. Silke Wahl (Arbeitsgruppe Kryobanking)
