Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Kunststoff und Titan statt Haut und Knochen

23.07.2002


Maßgeschneiderte Implantate: Leibniz-Wissenschaftler arbeiten an neuartigen Oberflächen zur Verbesserung der Bioverträglichkeit

Schon in der Frühzeit versuchten Menschen, fehlende Zähne durch Tierzähne, geschnitzte Knochen oder Perlmuttstücke zu ersetzen. Heute beschäftigen sich ganze Forschungszweige mit der Entwicklung "biokompatibler" Materialien zur Herstellung von Implantaten. Der Anspruch an die moderne Medizintechnik ist hoch: Obwohl bei den heute verfügbaren Implantaten nur hochleistungsfähige Substanzen verwendet werden, kommt es immer wieder zu Komplikationen. In Instituten der Leibniz-Gemeinschaft versuchen Wissenschaftler, die natürliche Abwehrreaktion zu minimieren.

Lernen vom Blutegel

Problematisch wird es, wenn der menschliche Körper auf Implantate wie auf krankheitserregende Fremdkörper reagiert. "Häufig kommt es zu Immunreaktionen oder zur Blutgerinnung, was sich besonders gefährlich bei Implantaten und Prothesen im direkten Blutkontakt auswirkt", erklärt Dr. Carsten Werner, Leiter des Bereichs "Biokompatible Materialien" am Institut für Polymerforschung in Dresden (IPF). "Blutgefäßprothesen, Gefäßstützen oder künstliche Herzklappen müssen den höchsten Anforderungen genügen." Hier hält die Natur Lösungen parat: Blutegel und Moskitos beispielsweise verfügen über blutgerinnungshemmende Substanzen, die weit wirkungsvoller und stabiler sind als der herkömmliche Gerinnungshemmer Heparin. Solch "tierische" Substanzen werden von den Forschern des IPF chemisch imitiert und an Implantat-Materialien angebunden. Die durch Biologie inspirierte Materialforschung hat sich in Dresden fest etabliert - erst vor kurzem wurde das vom IPF und der Technischen Universität Dresden (TUD) errichtete "Max Bergmann-Zentrum für Biomaterialien" am Institut für Polymerforschung eingeweiht. Im ersten interdisziplinären Leibniz-Zentrum werden rund achtzig Polymerforscher, Mediziner, Werkstoffspezialisten, Biologen und Chemiker aus unterschiedlichen Forschungseinrichtungen die Entwicklung von neuen Materialien für die Medizin vorantreiben. Die räumlich enge Zusammenarbeit soll es den Forschern ermöglichen, die rasanten Erkenntnisgewinne der Biologie zukünftig noch besser zu nutzen als bisher, um neue Materialien für die Medizin zu entwickeln.


"Knochenarbeit" - neues Verfahren zur Oberflächenmodifizierung räumlicher Implantate

Eine bessere Bioverträglichkeit von Implantaten haben auch Wissenschaftler des Instituts für Oberflächenmodifizierung in Leipzig (IOM) fest im Visier. Die Forscher beschäftigen sich unter anderem mit der Oberflächenmodifizierung von Knochenimplantaten, bei denen neben der Verträglichkeit zusätzlich die chemische und mechanische Haltbarkeit der Implantate deutlich verbessert werden soll. Denn gerade Knochenimplantate wie Hüft- oder Kniegelenke sind hohen Belastungen ausgesetzt. Die komplizierte räumliche Gestalt solcher Implantate macht es jedoch schwer, die oberflächennahen Bereiche zu modifizieren, zusätzlich muss darauf geachtet werden, dass die günstigen Eigenschaften des Implantatwerkstoffs durch den Modifizierungsprozess nicht beeinträchtigt werden. Daher setzt man auf elektrisch geladene Teilchen: Mit der "Plasma-Immersions-Implantation" haben IOM-Wissenschaftler ein neues, kostengünstiges und schnelles Verfahren entwickelt, das die Vorteile der Ionen- und Plasmatechnologie vereint. Im Rahmen des Verfahrens werden etwa künstliche Hüftgelenke, wegen der guten Bioverträglichkeit oftmals aus Titan, in mit Ionen geladenes Plasma getaucht. So präpariert, lassen sich Prothesen mit gewünschten Eigenschaften versehen wie etwa Verschleißresistenz oder sogar elektrischer Leitfähigkeit.

Wie künstliche Gelenke im Körper anwachsen

Mit neuen Eigenschaften von Implantat-Oberflächen warten auch Forscher des Forschungszentrums Rossendorf in Dresden (FZR) auf. Durch künstliche Gelenke lässt sich die Lebensqualität von Patienten, die an schweren Gelenkerkrankungen leiden, erheblich verbessern. Die Voraussetzung: Die Verbindung zwischen Knochen und Gelenk darf sich nicht lösen - das Implantat muss fest verankert sein. In vielen Fällen jedoch, etwa bei Rheuma- und Osteoporosepatienten, bildet sich der Knochen leicht zurück. Die Folge: Das Gelenk löst sich nach relativ kurzer Zeit und muss ausgetauscht werden. Am FZR gelang es nun, auf der Oberfläche von Implantaten eine künstliche Schicht Knochenmineral zu bilden. Wie am IOM kommen auch hier elektrische Teilchen zum Einsatz: Durch Ionenstrahlverfahren wollen die Forscher des FZR erreichen, dass Implantate im Körper wie eigene Knochen anwachsen - in Zellversuchen zeigte sich bereits, dass sich Knochenzellen auf der Knochensubstanz tatsächlich schneller vermehren als auf unbehandeltem Metall. Vor allem Risikopatienten könnten von einer solchen Anwendung profitieren.

Kontakt:
Dr. Frank Stäudner
Tel.: 0 30/ 20 60 49 42


Fax: 0 30/ 20 60 49 55
E-Mail: staudner@wgl.de

Institut für Polymerforschung Dresden (IPF)
Dr. Carsten Werner
Tel.:03 51/ 46 58 532
Fax: 03 51/46 58 533
E-Mail: cwern@ipfdd.de

Institut für Oberflächenmodifizierung, Leipzig (IOM)
Prof. Dr. B. Rauschenbach
Tel.: 03 41/235 2308
Fax: 03 41/235 2313
E-Mail: brausch@rz.uni-leipzig.de

Forschungszentrum Rossendorf (FZR)
Dr. Manfred Maitz
Tel.: 03 51/ 26 0 2014
Fax: 03 51/ 26 0 27 03
E-Mail : m.maitz@fz-rossendorf.de

IPF, IOM und FZR gehören zu den 79 außeruniversitären Forschungsinstituten und Serviceeinrichtungen für die Forschung der Leibniz-Gemeinschaft. Das Spektrum der Leibniz-Institute ist breit und reicht von den Natur-, Ingenieur- und Umweltwissenschaften über die Wirtschafts-, Sozial- und Raumwissenschaften bis hin zu den Geisteswissenschaften und Museen mit angeschlossener Forschungsabteilung. Die Institute beschäftigen rund 12.000 Mitarbeiter und haben einen Gesamtetat von 820 Millionen Euro. Sie arbeiten nachfrageorientiert und interdisziplinär und sind von überregionaler Bedeutung. Da sie Vorhaben im gesamtstaatlichen Interesse betreiben, werden sie von Bund und Ländern gemeinsam gefördert. Näheres unter: http://www.wgl.de

Leibniz-Geschäftsstelle, Eduard-Pflüger-Straße 55, 53113 Bonn; PF 12 01 69, 53043 Bonn, Tel.: (0228) 30815-0, FAX: (0228) 30815-255, E-Mail: wgl@wgl.de

 

Dr. Frank Stäudner | idw

Weitere Berichte zu: FZR Gelenk IOM IPF Implantat Oberflächenmodifizierung

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Medizin Gesundheit:

nachricht Greifswalder Forscher dringen mit superauflösendem Mikroskop in zellulären Mikrokosmos ein
02.12.2016 | Ernst-Moritz-Arndt-Universität Greifswald

nachricht Epstein-Barr-Virus: von harmlos bis folgenschwer
30.11.2016 | Deutsches Zentrum für Infektionsforschung

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Medizin Gesundheit >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Greifswalder Forscher dringen mit superauflösendem Mikroskop in zellulären Mikrokosmos ein

Das Institut für Anatomie und Zellbiologie weiht am Montag, 05.12.2016, mit einem wissenschaftlichen Symposium das erste Superresolution-Mikroskop in Greifswald ein. Das Forschungsmikroskop wurde von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) und dem Land Mecklenburg-Vorpommern finanziert. Nun können die Greifswalder Wissenschaftler Strukturen bis zu einer Größe von einigen Millionstel Millimetern mittels Laserlicht sichtbar machen.

Weit über hundert Jahre lang galt die von Ernst Abbe 1873 publizierte Theorie zur Auflösungsgrenze von Lichtmikroskopen als ein in Stein gemeißeltes Gesetz....

Im Focus: Durchbruch in der Diabetesforschung: Pankreaszellen produzieren Insulin durch Malariamedikament

Artemisinine, eine zugelassene Wirkstoffgruppe gegen Malaria, wandelt Glukagon-produzierende Alpha-Zellen der Bauchspeicheldrüse (Pankreas) in insulinproduzierende Zellen um – genau die Zellen, die bei Typ-1-Diabetes geschädigt sind. Das haben Forscher des CeMM Forschungszentrum für Molekulare Medizin der Österreichischen Akademie der Wissenschaften im Rahmen einer internationalen Zusammenarbeit mit modernsten Einzelzell-Analysen herausgefunden. Ihre bahnbrechenden Ergebnisse werden in Cell publiziert und liefern eine vielversprechende Grundlage für neue Therapien gegen Typ-1 Diabetes.

Seit einigen Jahren hatten sich Forscher an diesem Kunstgriff versucht, der eine simple und elegante Heilung des Typ-1 Diabetes versprach: Die vom eigenen...

Im Focus: Makromoleküle: Mit Licht zu Präzisionspolymeren

Chemikern am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ist es gelungen, den Aufbau von Präzisionspolymeren durch lichtgetriebene chemische Reaktionen gezielt zu steuern. Das Verfahren ermöglicht die genaue, geplante Platzierung der Kettengliedern, den Monomeren, entlang von Polymerketten einheitlicher Länge. Die präzise aufgebauten Makromoleküle bilden festgelegte Eigenschaften aus und eignen sich möglicherweise als Informationsspeicher oder synthetische Biomoleküle. Über die neuartige Synthesereaktion berichten die Wissenschaftler nun in der Open Access Publikation Nature Communications. (DOI: 10.1038/NCOMMS13672)

Chemische Reaktionen lassen sich durch Einwirken von Licht bei Zimmertemperatur auslösen. Die Forscher am KIT nutzen diesen Effekt, um unter Licht die...

Im Focus: Neuer Sensor: Was im Inneren von Schneelawinen vor sich geht

Ein neuer Radarsensor erlaubt Einblicke in die inneren Vorgänge von Schneelawinen. Entwickelt haben ihn Ingenieure der Ruhr-Universität Bochum (RUB) um Dr. Christoph Baer und Timo Jaeschke gemeinsam mit Kollegen aus Innsbruck und Davos. Das Messsystem ist bereits an einem Testhang im Wallis installiert, wo das Schweizer Institut für Schnee- und Lawinenforschung im Winter 2016/17 Messungen damit durchführen möchte.

Die erhobenen Daten sollen in Simulationen einfließen, die das komplexe Geschehen im Inneren von Lawinen detailliert nachbilden. „Was genau passiert, wenn sich...

Im Focus: Neuer Rekord an BESSY II: 10 Millionen Ionen erstmals bis auf 7,4 Kelvin gekühlt

Magnetische Grundzustände von Nickel2-Ionen spektroskopisch ermittelt

Ein internationales Team aus Deutschland, Schweden und Japan hat einen neuen Temperaturrekord für sogenannte Quadrupol-Ionenfallen erreicht, in denen...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Von „Coopetition“ bis „Digitale Union“ – Die Fertigungsindustrien im digitalen Wandel

02.12.2016 | Veranstaltungen

Experten diskutieren Perspektiven schrumpfender Regionen

01.12.2016 | Veranstaltungen

Die Perspektiven der Genom-Editierung in der Landwirtschaft

01.12.2016 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Parkinson-Krankheit und Dystonien: DFG-Forschergruppe eingerichtet

02.12.2016 | Förderungen Preise

Smart Data Transformation – Surfing the Big Wave

02.12.2016 | Studien Analysen

Nach der Befruchtung übernimmt die Eizelle die Führungsrolle

02.12.2016 | Biowissenschaften Chemie