Neuartige Ansätze zur Surfactant-Verabreichung bei Frühgeborenen

Ein Forschungsteam der FH Technikum Wien hat in Kooperation mit der Medizinischen Universität Wien und der Veterinärmedizinischen Universität Wien ein umfassendes Forschungsprojekt abgeschlossen, welches innovative Methoden zur Verabreichung lebensrettender Surfactant-Therapie bei Frühgeborenen untersucht. Diese dreijährige kollaborative Studie trägt wertvolle Erkenntnisse zur neonatalen Atemwegsversorgung bei und bietet potenzielle Alternativen zu invasiven Behandlungsansätzen für eine der vulnerabelsten Patientengruppen der Medizin.

Innovative Forschungsmethodik

Die Studie nutzte ein an der FH Technikum Wien entwickeltes System – den elektromechanischen Lungensimulator xPULM, mit dem Atemwegsbedingungen von Frühgeborenen nachgebildet werden können. Diese einzigartige Simulations-Technik ermöglichte es den Forschern, ethisch einwandfreie Untersuchungen mit ex-vivo Lungen von frühgeborenen Schafen durchzuführen, die spezielle biologische Modelle darstellen und die unreifen Atmungssysteme von Frühgeborenen realitätsgetreu abbilden.

Die besondere Fähigkeit des xPULM-Simulators, spontane Atmung nachzuahmen, lieferte detaillierte Einblicke darüber, wie verschiedene Surfactant-Verabreichungsmethoden unter realistischen physiologischen Bedingungen funktionieren. Dadurch ließ sich die Notwendigkeit invasiver Tierversuche vermeiden, ohne die wissenschaftlichen Integrität zu beeinträchtigen.

Wichtige Forschungsergebnisse

Unsere Untersuchungen ergaben, dass die Verabreichung von Surfactant die Hauptursache für die Verbesserung der Lungenfunktion bei Frühgeborenen ist, und zwar viel mehr als die Anpassung des Drucks in der Lunge. Die Forschung zeigte, dass sowohl die traditionelle Bolusinjektion als auch die innovative Vernebelungsmethode im Vergleich zu den Ausgangsbedingungen ohne Surfactant-Behandlung zu erheblichen Verbesserungen des Tidalvolumens, einer wichtigen Messgröße für die Lungenfunktion, führten.

Klinische Implikationen und zukünftige Auswirkungen

Diese Forschung befasst sich mit der Verbesserung der Therapien des Atemnotsyndroms, das jährlich Tausende von Frühgeborenen betrifft. Herkömmliche Surfactant-Verabreichung erfordert invasive oder semi-invasive Techniken und mechanische Beatmungsverfahren, die zusätzliche Risiken für extrem fragile Patienten mit sich bringen. Unsere Erkenntnisse unterstützen die Entwicklung weniger invasiver Behandlungsansätze, die Komplikationen reduzieren könnten, während die therapeutische Wirksamkeit erhalten bleibt.

Die Methodik der Studie demonstriert auch das Potenzial, traditionelle Tierversuche durch hochentwickelte Simulationsmodelle zu ersetzen, im Einklang mit den 3R-Prinzipien (Replace, Reduce, Refine) der medizinischen Forschung.

Wissenschaftliche Anerkennung und Publikation

Die Ergebnisse der interdisziplinären Zusammenarbeit wurden in hochrangigen, Q1-bewerteten pädiatrischen Fachzeitschriften veröffentlicht und erlangten dadurch internationale Sichtbarkeit.

Die Unterstützung durch die European Society for Paediatric Research streicht die Relevanz der Forschung für die weltweite neonatologische Gemeinschaft hervor. Hauptforscher Richard Pasteka wurde kürzlich mit dem Best PhD Award der Österreichischen Gesellschaft für Biomedizintechnik für seine Beiträge zur respiratorischen Systemmodellierung für klinische Anwendungen ausgezeichnet.

„Für Medizintechniker*innen ist es die größte Belohnung, wenn Innovationen zu einer besseren Patientenversorgung führen. Wir an der FH Technikum Wien sind stolz darauf, gemeinsam mit der MUW an fortschrittlichen Lungenmodellen zu arbeiten, die echte klinische Herausforderungen aufgreifen und dazu beitragen, die Versorgung von Frühgeborenen zu verbessern“, so Pasteka.

Institutionelle Zusammenarbeit

Dieses Projekt veranschaulicht die Vorteile einer interdisziplinären Zusammenarbeit und vereint Expertise aus mehreren Bereichen:

• FH Technikum Wien: Fortschrittliche biomedizinische Technik und Lungensimulationstechnologie

• Medizinische Universität Wien: Klinische neonatologische Expertise und Patientenversorgungseinblicke

• Veterinärmedizinische Universität Wien: Spezialisiertes Wissen in vergleichender Atemwegsphysiologie von ex-vivo Modellen

Der Erfolg dieser Kooperation zeigt, wie akademische Institutionen ihre einzigartigen Stärken kombinieren können, um komplexe medizinische Herausforderungen zu bewältigen und die Patient*innen-Versorgung und -Sicherheit voranzubringen.

Diese bedeutende Arbeit positioniert die FH Technikum Wien als Vorreiterin in der Atemsimulationstechnologie und leistet einen wesentlichen Beitrag zur Verbesserung der Behandlungsergebnisse für die vulnerabelsten Patient*innen weltweit – Frühgeborene, die um jeden Atemzug kämpfen.

Laut Oberarzt Tobias Werther (Hauptkooperationspartner, Medizinische Universtität Wien) sind „klinische Studien mit Frühgeborenen sowohl eine ethische Herausforderung als auch kostspielig. Wir freuen uns über die Zusammenarbeit mit der FH Technikum Wien bei der Entwicklung fortschrittlicher Lungenmodelle, die es uns ermöglichen, neue und schonendere Wege zur Behandlung unserer schutzbedürftigsten Patient*innen zu erforschen.“

Detaillierte Methodenbeschreibungen und umfassende Ergebnisse finden sich in den jeweiligen Fachpublikationen auf den entsprechenden Zeitschriftenplattformen.

Über die FH Technikum Wien

Die FH Technikum Wien ist Österreichs Fachhochschule für Technik und Digitalisierung. Seit ihrer Gründung im Jahr 1994 hat sie rund 18.000 Absolvent*innen hervorgebracht. Aktuell werden mehr als 4.700 Studierende, davon mehr als 1.000 Frauen, in mehr als 30 Bachelor- und Master-Studiengängen zu Spitzenkräften für die Wirtschaft ausgebildet. Die Studiengänge werden in Tagesform oder Abendform angeboten. Das Studienangebot ist wissenschaftlich fundiert und gleichzeitig praxisnah. Neben einer qualitativ hochwertigen technischen Ausbildung wird auch großer Wert auf wirtschaftliche und persönlichkeitsbildende Fächer gelegt. Sehr gute Kontakte zu und Kooperationen mit Wirtschaft und Industrie eröffnen den Studierenden bzw. Absolvent*innen beste Karrierechancen. Sowohl in der Lehre als auch in der Forschung steht die Verzahnung von Theorie und Praxis an oberster Stelle.

Die FH Technikum Wien ist Netzwerkpartner des FEEI - Fachverband der Elektro- und Elektronikindustrie und Mitglied im Bündnis Nachhaltige Hochschulen.
Weitere Informationen: www.technikum-wien.at

Druckfähige Bilder hier zum Download.
Fotocredit: FH Technikum Wien

Weiterführende Informationen:

Medizinische Universtität Wien

Veterinärmedizinische Universität Wien

Lungensimulator xPULM

[1] R. Pasteka, L. Hufnagl, M. Forjan, A. Berger, T. Werther, and M. Wagner, ‘Positive end-expiratory pressure and surfactant administration mode influence function in ex-vivo premature sheep lungs’, Acta Paediatrica, vol. 113, no. 4, pp. 722–730, 2024, doi: 10.1111/apa.17083.

[2] R. Pasteka et al., ‘Surfactant Delivery Is Crucial for Enhancing Function of Ex-Vivo Premature Sheep Lungs: A Feasibility Study’, Pediatric Pulmonology, vol. 60, no. 7, p. e71205, July 2025, doi: 10.1002/ppul.71205.