Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Material mit Formgedächtnis hilft bei Herzfehlern

27.08.2008
Materialwissenschaftler der Universität Jena optimieren Herzimplantate

Ein Loch in der Herzscheidewand gehört zu den häufigsten angeborenen Herzfehlern. Mittlerweile hat sich mit der minimalinvasiven Behandlung ein sehr schonender Eingriff etabliert, bei dem das Loch im Gewebe mit einem Doppelschirmchen, dem sogenannten Okkluder, verschlossen wird. Über einen Katheter wird dieser durch eine Vene oder Arterie bis an die entsprechende Stelle im Herzen geschoben, um dort schließlich seine ursprüngliche Form zu entfalten und die Lücke zu schließen.

Dort muss der Okkluder enormen Leistungen standhalten, immerhin pumpt das Herz in jeder Minute etwa fünf Liter Blut durch den Körper - ein Leben lang. Das stellt hohe Ansprüche an das Material. Als besonders geeignet haben sich Titan-Nickel-Legierungen erwiesen. "Zusammen mit der guten Biokompatibilität sind ihre superelastischen Eigenschaften die ideale Voraussetzung für den Einsatz als Implantatmaterial", sagt Prof. Dr. Markus Rettenmayr von der Friedrich-Schiller-Universität Jena. Bei allen Vorteilen - einen Haken hatte ihr Einsatz bislang jedoch: Wie ist es möglich, nickelhaltige Werkstoffe im Körperinneren zu verwenden, gleichzeitig jedoch die bei Kontakt mit menschlichem Gewebe häufig auftretenden allergischen Reaktionen des Patienten zu unterbinden?

Zum Verständnis dieses kontrovers behandelten und viel diskutierten Problems haben die Jenaer Materialwissenschaftler um Prof. Rettenmayr jetzt entscheidend beigetragen. Sie optimierten die Implantatoberfläche so, dass Nickel nicht nach außen dringen kann. "Die Oberfläche des Okkluders ist mit Titanoxid überzogen", erklärt Mitarbeiter Andreas Undisz. Dadurch wird der Kontakt des Nickels mit dem umliegenden Gewebe normalerweise verhindert. Die elastische Verformung während der Implantation und die hohe Beanspruchung im schlagenden Herzen können jedoch, so Undisz, zu Rissen und Abplatzungen der äußeren Schicht führen. Damit würde auch das Risiko einer Nickelfreisetzung steigen.

Im Rahmen seiner Doktorarbeit untersuchte Andreas Undisz die Mechanismen, welche zu den Schäden in der Schutzschicht führen. Außerdem entwickelte er erstmals ein Verfahren, mit dem man die mechanische Stabilität der Titanoxidschicht optimieren kann. Das gelang dem Jenaer Materialwissenschaftler mit gezielter Wärmebehandlung und elektro-chemischen Reaktionen. Seine Ergebnisse werden demnächst in der renommierten Fachzeitschrift "Journal of Biomedical Materials Research" veröffentlicht, die sich derzeit im Druck befindet.

Nachdem die Wissenschaftler von der Universität Jena das Material des Okkluders für den medizinischen Einsatz optimiert hatten, unterstützten sie die Jenaer Herstellerfirma auch beim Zulassungsverfahren: Dafür hat Prof. Rettenmayr mit seinen Mitarbeitern ein Testgerät zur Charakterisierung des Ermüdungsverhaltens der Okkluder entwickelt. "Wir können mit dem Gerät die Belastungen und Verformungen eines implantierten Okkluders nachstellen", erläutert der Jenaer Professor für Metallische Werkstoffe. Die Wissenschaftler können mit ihrem Gerät gleichzeitig 16 Implantate in einem Durchgang prüfen - das dauert etwa sieben Wochen. Der Grund: Zehn Millionen Mal am Stück simuliert das Gerät den Herzschlag. "Hält ein Implantat das durch, gilt es als dauerfest", so Rettenmayr. Der Jenaer Experte plant jetzt Untersuchungen mit noch höheren Belastungen. "Ein Herz schlägt in einem Jahr etwa 40 Millionen Mal. Das Implantat sollte im Idealfall viele Jahrzehnte unbeschadet überdauern", so Rettenmayr. Sein langfristiges Ziel es ist, das Implantatmaterial für den lebenslangen Einsatz verlässlich zu machen.

Schon jetzt ist die Jenaer Occlutech GmbH, die die Implantate produziert, mit ihrem Produkt ein führender Hersteller auf dem europäischen Markt. Prof. Rettenmayr ist sich sicher, dass die kleinen Jenaer Doppelschirmchen, an deren Optimierung seine Arbeitsgruppe maßgeblich beteiligt war, genauso schnell auch den Weltmarkt erobern werden. "Sie bestehen", so Rettenmayr, "einfach aus dem besten Material."

Auch auf der 42. Metallographie-Tagung, die vom 17. bis 19. September an der Universität Jena stattfindet, werden die Jenaer Materialwissenschaftler ihre aktuellen Forschungsergebnisse einem breiten Fachpublikum vorstellen.

Kontakt:
Prof. Dr. Markus Rettenmayr / Andreas Undisz
Institut für Materialwissenschaft und Werkstofftechnologie der Universität Jena
Löbdergraben 32, 07743 Jena
Tel.: 03641 / 947791
E-Mail: m.rettenmayr[at]uni-jena.de

Manuela Heberer | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-jena.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Materialwissenschaften:

nachricht Ein Wimpernschlag vom Isolator zum Metall
17.04.2018 | Forschungsverbund Berlin e.V.

nachricht Neues Material macht Kältemaschinen energieeffizienter
10.04.2018 | Christian-Albrechts-Universität zu Kiel

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Materialwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Verbesserte Stabilität von Kunststoff-Leuchtdioden

Polymer-Leuchtdioden (PLEDs) sind attraktiv für den Einsatz in großflächigen Displays und Lichtpanelen, aber ihre begrenzte Stabilität verhindert die Kommerzialisierung. Wissenschaftler aus dem Max-Planck-Institut für Polymerforschung (MPIP) in Mainz haben jetzt die Ursachen der Instabilität aufgedeckt.

Bildschirme und Smartphones, die gerollt und hochgeklappt werden können, sind Anwendungen, die in Zukunft durch die Entwicklung von polymerbasierten...

Im Focus: Writing and deleting magnets with lasers

Study published in the journal ACS Applied Materials & Interfaces is the outcome of an international effort that included teams from Dresden and Berlin in Germany, and the US.

Scientists at the Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) together with colleagues from the Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) and the University of Virginia...

Im Focus: Gammastrahlungsblitze aus Plasmafäden

Neuartige hocheffiziente und brillante Quelle für Gammastrahlung: Anhand von Modellrechnungen haben Physiker des Heidelberger MPI für Kernphysik eine neue Methode für eine effiziente und brillante Gammastrahlungsquelle vorgeschlagen. Ein gigantischer Gammastrahlungsblitz wird hier durch die Wechselwirkung eines dichten ultra-relativistischen Elektronenstrahls mit einem dünnen leitenden Festkörper erzeugt. Die reichliche Produktion energetischer Gammastrahlen beruht auf der Aufspaltung des Elektronenstrahls in einzelne Filamente, während dieser den Festkörper durchquert. Die erreichbare Energie und Intensität der Gammastrahlung eröffnet neue und fundamentale Experimente in der Kernphysik.

Die typische Wellenlänge des Lichtes, die mit einem Objekt des Mikrokosmos wechselwirkt, ist umso kürzer, je kleiner dieses Objekt ist. Für Atome reicht dies...

Im Focus: Gamma-ray flashes from plasma filaments

Novel highly efficient and brilliant gamma-ray source: Based on model calculations, physicists of the Max PIanck Institute for Nuclear Physics in Heidelberg propose a novel method for an efficient high-brilliance gamma-ray source. A giant collimated gamma-ray pulse is generated from the interaction of a dense ultra-relativistic electron beam with a thin solid conductor. Energetic gamma-rays are copiously produced as the electron beam splits into filaments while propagating across the conductor. The resulting gamma-ray energy and flux enable novel experiments in nuclear and fundamental physics.

The typical wavelength of light interacting with an object of the microcosm scales with the size of this object. For atoms, this ranges from visible light to...

Im Focus: Wie schwingt ein Molekül, wenn es berührt wird?

Physiker aus Regensburg, Kanazawa und Kalmar untersuchen Einfluss eines äußeren Kraftfeldes

Physiker der Universität Regensburg (Deutschland), der Kanazawa University (Japan) und der Linnaeus University in Kalmar (Schweden) haben den Einfluss eines...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Internationale Konferenz zur Digitalisierung

19.04.2018 | Veranstaltungen

124. Internistenkongress in Mannheim: Internisten rücken Altersmedizin in den Fokus

19.04.2018 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - Juni 2018

17.04.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Nachhaltige und innovative Lösungen

19.04.2018 | HANNOVER MESSE

Internationale Konferenz zur Digitalisierung

19.04.2018 | Veranstaltungsnachrichten

Auf dem Weg zur optischen Kernuhr

19.04.2018 | Physik Astronomie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics