16. Februar 2026 | Presseinformationen:

Mini-Labore für das Gehirn: Neue Technologien zur Erforschung von Alzheimer

Ing4Life, ein Forschungsprojekt der Technischen Universität Braunschweig, entwickelt neue Hightech-Werkzeuge, um altersbedingte Gehirnerkrankungen genauer zu verstehen – und damit den Weg für wirksamere Therapien zu ebnen: Am Braunschweiger Zentrum für Systembiologie (BRICS) entstehen neuartige Mini-Labore auf einem Chip, die elektrische, optische und mikrofluidische Technologien miteinander verbinden. So können Forschende Nervenzellen unter realitätsnahen Bedingungen beobachten, stimulieren und ohne Tierversuche analysieren.

Unsere Gesellschaft wird immer älter – und damit nehmen Krankheiten wie Alzheimer, Parkinson und andere Formen der Demenz stark zu. Um diese Erkrankungen besser zu verstehen und neue Therapien zu entwickeln, benötigt die medizinische Forschung genauere und schonendere Messmethoden als bisher.

Biologische Systeme sind jedoch extrem komplex und unterliegen ständigen Veränderungen. Die höchste Komplexität und Empfindlichkeit gegenüber Störungen weisen dabei die Nervenzellen im menschlichen Gehirn auf. Klassische Messverfahren können diese feinen Prozesse oft nur unzureichend erfassen oder beeinflussen die Zellen selbst. Genau hier setzt das Projekt Ing4Life an: Wissenschaftler*innen entwickeln winzige Messsysteme auf einem Chip, die es ermöglichen, lebende Nervenzellen unter möglichst natürlichen Bedingungen in Echtzeit zu beobachten – mit hoher Genauigkeit, Effizienz und Reproduzierbarkeit und ohne Tierversuche.

Fokus auf Nervenzellen im Gehirn

Fortschritte in den Bereichen Mikrofluidik, Mikrofabrikation und mikroelektromechanische Systeme (MEMS) werden unter dem Begriff „Lab-on-a-Chip“ zusammengefasst. Auf diesen Chips können Nervenzellen kontinuierlich mit Nährstoffen versorgt, gezielt angeregt und gleichzeitig elektrisch sowie optisch vermessen werden. Durch die starke Miniaturisierung wird die Störung der Zellen minimiert, sodass ihre natürliche Funktion weitgehend erhalten bleibt.

Ein besonderer Fokus liegt auf dem Gehirn, da Nervenzellen dort nicht nur Signale weiterleiten, sondern sich auch ständig anpassen, miteinander vernetzen und mit sogenannten Gliazellen interagieren. Störungen dieses empfindlichen Gleichgewichts spielen eine zentrale Rolle bei altersbedingten Erkrankungen. Neue Erkenntnisse könnten helfen, die Ursachen von Demenz besser zu verstehen und gezielt neue Medikamente zu entwickeln.

Alzheimer-Krankheit als konkretes Anwendungsbeispiel

Das Projekt vereint Fachwissen aus Technik, Neurowissenschaften, Systembiologie, Arzneimittelforschung und Klinik und wird von mehreren Forschungseinrichtungen in Braunschweig getragen. Forschende aus Technik, Natur- sowie Lebenswissenschaften arbeiten gemeinsam daran, neue Werkzeuge für die Gesundheitsforschung zu entwickeln. Dabei werden vier zentrale Ziele verfolgt:

  • Neue „Mini-Labore auf einem Chip“ für Nervenzellen: Es werden spezielle Mikro-Chips entwickelt, auf denen Nervenzellen unter lebensnahen Bedingungen kultiviert und kontinuierlich versorgt werden können. In diese Chips werden extrem kleine Elektroden integriert, mit denen die elektrische Aktivität der Zellen präzise gemessen wird. Oberflächen und elektrische Eigenschaften der Elektroden werden so angepasst, dass sie optimal mit den empfindlichen Nervenzellen interagieren.
  • Integrierte Lichtsysteme zur Beobachtung und gezielten Aktivierung von Zellen: Ein weiteres Ziel ist die Entwicklung sehr kompakter Lichtmodule, die direkt in die Chips integriert werden. Diese ermöglichen es, Nervenzellen mikroskopisch zu beobachten und einzelne Zellbereiche gezielt mit Licht zu stimulieren. So lässt sich in Echtzeit verfolgen, wie bestimmte Teile einer Nervenzelle auf Reize reagieren – kontinuierlich und mit hoher Genauigkeit.
  • Vergleichende Datenbank zum Zellstoffwechsel bei Gesundheit und Krankheit: Das Projekt baut eine Datenbank auf, die den Stoffwechsel gesunder Nervenzellen mit dem von Zellen aus Modellen neurodegenerativer Erkrankungen vergleicht, insbesondere der Alzheimer-Krankheit. Diese Daten helfen, krankhafte Veränderungen frühzeitig zu erkennen und besser zu verstehen, wie sich Erkrankungen auf zellulärer Ebene entwickeln.
  • Untersuchung des inneren Gleichgewichts von Nervenzellen und neue Krankheitsmarker: Schließlich wird analysiert, wie Nervenzellen ihr inneres Gleichgewicht aufrechterhalten und wie dieses bei altersbedingten Erkrankungen gestört wird. Der Fokus liegt darauf, einzelne Zellbereiche getrennt zu untersuchen und neue biologische Merkmale (Biomarker) zu identifizieren, die frühzeitig auf Alzheimer und ähnliche Erkrankungen hinweisen können.

Über das Projekt

Ing4Life ist an der TU Braunschweig im Forschungsschwerpunkt „Engineering for Health“ angesiedelt und wird gemeinsam mit dem Braunschweiger Integrierten Zentrum für Systembiologie (BRICS), dem Zentrum für Pharmaverfahrenstechnik (PVZ), dem Laboratory for Emerging Nanometrology (LENA) sowie dem Nitride Technology Center (NTC) durchgeführt. Partner sind das Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung (HZI), die Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) und das Leibniz-Institut DSMZ – Deutsche Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen. Der Forschungsschwerpunkt verbindet Fachwissen aus Ingenieurwissenschaften, Biologie, Pharmazie, Chemie, Physik, Medizin und Informatik.