Dosierte Wirkstoffabgabe dank Nano-Bläschen

Im Forschungszentrum Dresden-Rossendorf (FZD) wurde ein neues Verfahren für metallische Stents entwickelt, mit dem deren Oberfläche extrem nanoporös wird. Millionen von Nano-Bläschen bieten für einen längeren Zeitraum als bisher ein sehr großes Speichervolumen für medikamentöse Wirkstoffe, womit Abstoßungsreaktionen weitgehend verhindert werden sollen. Einer der Marktführer von Stents, die Boston Scientific Corporation (USA), setzt genau auf dieses Verfahren zur dosierten Medikamentenabgabe direkt vor Ort in den Gefäßen.

Stents (engl. bergmännisch für Abstützung) werden in bestimmte Organe eingebracht, um beispielsweise verengte Organwände ringsum zu stützen. Bei Gefäß-Stents handelt es sich um ein kleines Gittergerüst in Röhrchenform aus Metall oder Kunststoff. Ein Problem der Stents ist die Verträglichkeit mit biologischem Gewebe: Bei etwa 20 bis 30 Prozent der Patienten führen Abstoßungsreaktionen dazu, dass solche Gefäß-Stents regelrecht zuwuchern. Seit Ende der 1990er Jahre gibt es deshalb eine Weiterentwicklung für die Verwendung von Gefäßstents, die mit verschiedenen Substanzen beschichtet sind. Ein solcher „drug eluting stent“ setzt kleine Mengen bestimmter Arzneistoffe frei, die die Zellneubildung hemmen. Solche Stents werden in Deutschland seit 2002 neben dem konventionellen unbeschichteten Stent („bare metal stent“) vor allem zur Therapie der koronaren Herzkrankheit eingesetzt. Besonders wirksam ist der Einsatz Medikamente-freisetzender Stents bei Diabetikern. Sie stellen bis zu 30 % der interventionell behandelten Koronarpatienten dar und gelten als Hochrisikopatienten für erneute Verengungen.

Physiker und Chemiker im Forschungszentrum Dresden-Rossendorf entwickelten nun eine neuartige Methode, um extrem kleine Poren von einigen zehn bis einigen hundert Nanometern Durchmesser (ein Nanometer entspricht einem Millionstel Millimeter) in großer Menge in der Oberfläche von Edelstählen zu erzeugen. Dr. Natalia Shevchenko und Dr. Andreas Kolitsch aus dem Ionenstrahlzentrum des FZD beschießen die Oberfläche eines Stent allseitig mit einem sehr hohen Fluss von Edelgas-Ionen und erzeugen damit im Material unter der Oberfläche ein Skelett aus Nano-Bläschen. Mit Hilfe der Ionenenergie, der Menge der implantierten Ionen und der Temperatur während des Prozesses kann die erwünschte Porösität, Porengröße und -tiefe exakt eingestellt werden. In diese nano-poröse Hohlraumstruktur an der Edelstahloberfläche können hochwirksame Arzneimittel zur bioverträglichen Implantation der Stents in den menschlichen Körper in wesentlich größerer Menge und somit für längere Zeiten deponiert werden. Die im FZD entwickelte Methode wird von der Boston Scientific Corporation als Plattform-Technologie für die nächste Generation von „drug-eluting stents“ gewertet. Entsprechend haben das Forschungszentrum Dresden-Rossendorf und die Boston Scientific Corporation Kooperationsverträge und gemeinsame Patente unterzeichnet. Ziel der Forschung ist die Weiterentwicklung und die industrielle Etablierung des Verfahrens.

Weitere Informationen:
Dr. Andreas Kolitsch
Institut für Ionenstrahlphysik und Materialforschung
Forschungszentrum Dresden-Rossendorf (FZD)
Tel.: 0351 260 – 3348
a.kolitsch@fzd.de
Pressekontakt:
Dr. Christine Bohnet
Presse- und Öffentlichkeitsarbeit, Forschungszentrum Dresden-Rossendorf (FZD)
Bautzner Landstr. 128, 01328 Dresden
Tel.: 0351 260 – 2450 oder 0160 969 288 56
Fax: 0351 260 – 2700
c.bohnet@fzd.de
Weitere Informationen über „drug eluting stents“:
Cordis J&J brachte als erstes Unternehmen den medikamentbeschichteten Stent auf den Markt. Boston Scientific hat inzwischen ebenfalls einen beschichteten Stent auf den Markt gebracht. Zwei Wirkstoffe haben sich bei der Behandlung mit Medikamente-freisetzenden Stents durchgesetzt: das Immunsuppressivum Sirolimus und das Krebstherapeutikum Paclitaxel. Weitere Unternehmen haben eigene Versionen von medikamentenbeschichteten Stents in der Entwicklung und stehen vor der Markteinführung. Medtronic setzt dabei statt auf den sonst üblichen Stahl auf eine Kobalt-Nickel-Legierung, andere Hersteller auf eine Kobalt-Chrom-Legierung (L605). Der deutsche Medizintechnikhersteller Biotronik testet im Tierversuch einen absorbierbaren Metallstent (AMS), der sich restlos im Körper des Patienten auflöst (bioresorbierbar).

Informationen zum Forschungszentrum Dresden-Rossendorf (FZD):

Das FZD erbringt wesentliche Beiträge der Grundlagenforschung sowie der anwendungsorientierten Forschung und Entwicklung zu folgenden Fragestellungen:

o Wie verhält sich Materie unter dem Einfluss hoher Felder und in winzigen Dimensionen?
o Wie können Tumorerkrankungen frühzeitig erkannt und wirksam behandelt werden?
o Wie schützt man Mensch und Umwelt vor technischen Risiken?
Dazu werden 6 Großgeräte eingesetzt, die europaweit unikale Untersuchungsmöglichkeiten auch für auswärtige Nutzer bieten.

Das FZD ist mit ca. 650 Mitarbeitern das größte Institut der Leibniz-Gemeinschaft (http://www.wgl.de) und verfügt über ein jährliches Budget von rund 54 Mill. Euro. Hinzu kommen etwa 7 Mill. Euro aus nationalen und europäischen Förderprojekten sowie aus Verträgen mit der Industrie. Zur Leibniz-Gemeinschaft gehören 84 außeruniversitäre Forschungsinstitute und Serviceeinrichtungen für die Forschung. Leibniz-Institute arbeiten interdisziplinär und verbinden Grundlagenforschung mit Anwendungsnähe. Jedes Leibniz-Institut hat eine Aufgabe von gesamtstaatlicher Bedeutung, weshalb sie von Bund und Länder gemeinsam gefördert werden. Die Leibniz-Institute verfügen über ein Gesamtbudget von gut 1 Milliarde Euro und beschäftigen rund 13.000 Mitarbeiter.