Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Antirutsch-Implantate für Luftröhren

02.07.2012
Ist die menschliche Luftröhre verengt, lindert oft nur noch ein operativer Eingriff die Atemnot: Ärzte dehnen die defekte Trachea mit einem Stent. Doch dieses gitterartige Implantat kann verrutschen und die Atemwege ganz verschließen. Künftig soll eine spezielle Oberflächenbeschichtung für Stents das Verrutschen verhindern.

Wenn Herzkranzgefäße verengt sind, dehnen Kardiologen sie mithilfe von kleinen gitterförmigen Stützen, um einem Herzinfarkt vorzubeugen. Die Gitterröhrchen – Experten nennen sie Stents – stabilisieren die Venen und Arterien, verbessern den Blutfluss und verhindern einen Gefäßverschluss.


Eine neue Proteinbeschichtung soll dafür sorgen, dass Atem-wegsstents einerseits besser in das umgebende Luftröhrengewebe einwachsen, andererseits die Infektionsgefahr für den Patienten reduziert wird. © Leufen Medical GmbH

Weniger bekannt ist, dass sich krankhafte Verengungen der Luftröhre ebenfalls mit Stents behandeln lassen. Solche Atemwegsstenosen, deren Ursache Tumore, chronische Entzündungen, aber auch angeborene Fehlbildungen sind, können lebensbedrohlich sein. Die Gitterstützen aus Metall oder Kunststoff sollen die Luftröhre dehnen und das Zuwachsen der Trachea vermeiden.

Doch beim Einsetzen der Implantate kann es zu Komplikationen kommen: Zum einen besteht die Gefahr, dass die Stents verrutschen und dadurch einen teilweisen oder vollständigen Verschluss der Luftwege verursachen. Zum anderen ist es möglich, dass sich auf den Gitterröhren Bakterien ansiedeln, die beispielsweise eine Lungenentzündung auslösen können. Der Grund: Auf den Stents befinden sich keine barrierebildenden Atemwegszellen, wie sie üblicherweise im Atemwegstrakt vorhanden sind, um Krankheitserreger und inhalierte Stoffe wie Feinstaub abzuwehren. »Die Luftröhre hat eine wichtige Barrierefunktion. Zilien tragende Zellen und Becherzellen reinigen die Atemluft. Daher ist es so wichtig, dass diese Art von Zellen auf den Stents haften können, um so die Reinigungsfunktion des geschädigten Luftröhrenabschnitts aufrecht zu erhalten und gleichzeitig ein Einwachsen der Gitterröhrchen in das umgebende Trachea-Gewebe zu begünstigen«, sagt Dr. Martina Hampel, Wissenschaftlerin am Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB in Stuttgart.

In Zusammenarbeit mit Prof. Dr. Thorsten Walles, Bereichsleiter der Thoraxchirurgie an der Universitätsklinik Würzburg und Gastwissenschaftler am IGB, haben die Forscherin und ihr Team im Projekt »REGiNA« Oberflächenbeschichtungen entwickelt, die das Einwachsen der Stents in das umgebende Gewebe ermöglichen und so ein Verrutschen der Gitterröhrchen erschweren sollen. »REGiNA«, kurz für Regenerative Medizin in der Gesundheitsregion Neckar-Alb und Stuttgart, wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung BMBF gefördert.

Bioaktive Beschichtungen verringern Patientenrisiko
Für die Beschichtungen verwendeten die Wissenschaftler mit einer Polyurethan-Folie (PU) ausgekleidete Stents von der Leufen Medical GmbH aus Aachen. In den anschließenden Tests wurde die PU-Folie mit unterschiedlichsten Beschichtungen ausgestattet: Neben synthetischen Polymeren aus organischen Säuren setzten die Forscher auf biologische Proteine wie Fibronektin und Kollagen Typ 1. Eine weitere Oberflächenmodifikation erfolgte mithilfe von Plasmatechnik, bei der ein im Vakuum ionisiertes Gas die Oberfläche verändert. Zur Kontrolle nutzten die Experten eine unbehandelte PU-Folie. »Um festzustellen, welche der Beschichtungen sich am besten eignet, haben wir sowohl im Labor gezüchtete Zelllinien als auch menschliche primäre Trachea-Epithelzellen in Zellkulturgefäßen mit den Folien zusammengeführt. Gewünscht war natürlich, dass die primären, direkt aus einem Gewebe gewonnenen Atemwegszellen anwachsen«, erläutert Hampel.

Die besten Ergebnisse erzielten die Forscher mit den proteinbeschichteten Folien. Hier konnten die primären Trachea-Epithelzellen besonders gut anwachsen und sich vermehren. »Die Atemwegszellen erwiesen sich auf den bioaktiven Folien als vitaler als auf den plasmabehandelten. Als völlig unbrauchbar stellten sich hingegen die polymerbeschichteten Folien heraus«, sagt die Wissenschaftlerin.

Die Labortests sind mittlerweile abgeschlossen, die Tierversuche sind in Vorbereitung. Bestätigen sich diese guten Laborergebnisse, so ist in der zum Robert-Bosch-Krankenhaus gehörenden Lungenfachklinik Schillerhöhe in einem weiteren Schritt die klinische Prüfung der modifizierten Stents geplant. »Wir hoffen, dass sich unsere gut verträglichen, zellfreundlichen Oberflächenbeschichtungen in wenigen Jahren auch für andere biomedizinische Prothesen wie Herzschrittmachersonden, Zahn- oder Gelenkimplantate nutzen lassen«, resümiert Hampel.

Dr. rer. nat. Martina Hampel | Fraunhofer Forschung Kompakt
Weitere Informationen:
http://www.fraunhofer.de/de/presse/presseinformationen/2012/juli/antirutsch-implantateifuer-luftroehren.html

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Medizintechnik:

nachricht Highspeed-Laser erkennt Krebs in zwei Minuten
25.04.2017 | University of Hong Kong

nachricht Pharmacoscopy: Mikroskopie der nächsten Generation
25.04.2017 | CeMM Forschungszentrum für Molekulare Medizin der Österreichischen Akademie der Wissenschaften

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Medizintechnik >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Weltweit einzigartiger Windkanal im Leipziger Wolkenlabor hat Betrieb aufgenommen

Am Leibniz-Institut für Troposphärenforschung (TROPOS) ist am Dienstag eine weltweit einzigartige Anlage in Betrieb genommen worden, mit der die Einflüsse von Turbulenzen auf Wolkenprozesse unter präzise einstellbaren Versuchsbedingungen untersucht werden können. Der neue Windkanal ist Teil des Leipziger Wolkenlabors, in dem seit 2006 verschiedenste Wolkenprozesse simuliert werden. Unter Laborbedingungen wurden z.B. das Entstehen und Gefrieren von Wolken nachgestellt. Wie stark Luftverwirbelungen diese Prozesse beeinflussen, konnte bisher noch nicht untersucht werden. Deshalb entstand in den letzten Jahren eine ergänzende Anlage für rund eine Million Euro.

Die von dieser Anlage zu erwarteten neuen Erkenntnisse sind wichtig für das Verständnis von Wetter und Klima, wie etwa die Bildung von Niederschlag und die...

Im Focus: Nanoskopie auf dem Chip: Mikroskopie in HD-Qualität

Neue Erfindung der Universitäten Bielefeld und Tromsø (Norwegen)

Physiker der Universität Bielefeld und der norwegischen Universität Tromsø haben einen Chip entwickelt, der super-auflösende Lichtmikroskopie, auch...

Im Focus: Löschbare Tinte für den 3-D-Druck

Im 3-D-Druckverfahren durch Direktes Laserschreiben können Mikrometer-große Strukturen mit genau definierten Eigenschaften geschrieben werden. Forscher des Karlsruher Institus für Technologie (KIT) haben ein Verfahren entwickelt, durch das sich die 3-D-Tinte für die Drucker wieder ‚wegwischen‘ lässt. Die bis zu hundert Nanometer kleinen Strukturen lassen sich dadurch wiederholt auflösen und neu schreiben - ein Nanometer entspricht einem millionstel Millimeter. Die Entwicklung eröffnet der 3-D-Fertigungstechnik vielfältige neue Anwendungen, zum Beispiel in der Biologie oder Materialentwicklung.

Beim Direkten Laserschreiben erzeugt ein computergesteuerter, fokussierter Laserstrahl in einem Fotolack wie ein Stift die Struktur. „Eine Tinte zu entwickeln,...

Im Focus: Leichtbau serientauglich machen

Immer mehr Autobauer setzen auf Karosserieteile aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (CFK). Dennoch müssen Fertigungs- und Reparaturkosten weiter gesenkt werden, um CFK kostengünstig nutzbar zu machen. Das Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) hat daher zusammen mit der Volkswagen AG und fünf weiteren Partnern im Projekt HolQueSt 3D Laserprozesse zum automatisierten Besäumen, Bohren und Reparieren von dreidimensionalen Bauteilen entwickelt.

Automatisiert ablaufende Bearbeitungsprozesse sind die Grundlage, um CFK-Bauteile endgültig in die Serienproduktion zu bringen. Ausgerichtet an einem...

Im Focus: Making lightweight construction suitable for series production

More and more automobile companies are focusing on body parts made of carbon fiber reinforced plastics (CFRP). However, manufacturing and repair costs must be further reduced in order to make CFRP more economical in use. Together with the Volkswagen AG and five other partners in the project HolQueSt 3D, the Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) has developed laser processes for the automatic trimming, drilling and repair of three-dimensional components.

Automated manufacturing processes are the basis for ultimately establishing the series production of CFRP components. In the project HolQueSt 3D, the LZH has...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Ballungsräume Europas

26.04.2017 | Veranstaltungen

200 Weltneuheiten beim Innovationstag Mittelstand in Berlin

26.04.2017 | Veranstaltungen

123. Internistenkongress: Wie digitale Technik die Patientenversorgung verändert

26.04.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Akute Myeloische Leukämie: Ulmer erforschen bisher unbekannten Mechanismus der Blutkrebsentstehung

26.04.2017 | Biowissenschaften Chemie

Naturkatastrophen kosten Winzer jährlich Milliarden

26.04.2017 | Interdisziplinäre Forschung

Zusammenhang zwischen Immunsystem, Hirnstruktur und Gedächtnis entdeckt

26.04.2017 | Biowissenschaften Chemie