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Biologische Filtersysteme haben außergewöhnliche Eigenschaften, die bisher in künstlichen Membranen nicht reproduziert werden konnten. Z.B. filtern die Membranen der Nierenkörperchen täglich 180 l Plasma und behalten dabei mehr als 99,9% der Plasmaproteine zurück, ohne dabei zu verstopfen.In dem geplanten Projekt sollen deswegen interdisziplinäre Forschungsbemühungen betrieben werden, um die biophysikalischen Ursachen für die beobachteten Effekte zuerkunden.

Biologische Filtersysteme haben außergewöhnliche Eigenschaften. Die Nierenmembran z.B. verstopft nie trotz einer gefilterten Menge von 180l an Plasma-Permeat pro Tag und hält dabei mehr als 99,9% (13kg) der Plasmaproteine zurück. Solch enormen Eigenschaften konnten bisher in künstlichen Membranen nicht reproduziert werden. In unseren vorangegangenen Untersuchungen, die im Rahmen der Exzellenzinitiative finanziert wurden, konnte unser Konsortium zum ersten Mal zeigen, dass elektrische Potentiale entlang der Nierenmembran während des Filtrationsprozesses generiert werden. In mathematischen Bestimmungen konnten wir zeigen, dass das generierte elektrische Feld groß genug ist, die Permeabilität des Nierenfilters für geladenen Makromoleküle (z.B.Plasmaproteinen) signifikant zu beeinflussen. In dem beabsichtigten Projekt werden wir interdisziplinären Forschungsaufwand betreiben, mit dem Ziel die relevanten biophysikalischen Effekte, die die genannten Eigenschaften verursachen, zu identifizieren. Unsere Bestrebung vereint sowohl junge als auch bereits etablierte Spezialisten aus den Bereichen der Biowissenschaften, der chemischen Verfahrenstechnik und der Biomathematik. Unter Anderem werden an transgenen Tieren und an isolierten Nieren die Eigenschaften der Filtrationsbarriere der Nierenkörperchen untersucht. Anschließend wird ein mathematisches Model kreiert, welches die Eigenschaften der biologischen Membranen mit einer bisher unerreichten Genauigkeit beschreibt. Darüber hinaus werden die Ergebnisse des Konsortiums für den Aufbau künstlicher Membran-Modell-Systeme adaptiert, mit dem Ziel die Eigenschaften der natürlichen Membran zu imitieren.