Gecko-Kleber und antiinfektiöse Implantate

Schon bald werden derzeit noch unrealistisch erscheinende Anforderungen an Material und Eigenschaften von Medizinprodukten industrieller Standard sein.

So sind Wissenschaftler des Leibniz-Instituts für Neue Materialien (INM) in Saarbrücken überzeugt, dass in diesem Jahrzehnt kleberfreie medizinische Verbundsysteme in Massenproduktion gehen, die sich vielfach schließen und blitzschnell rückstandsfrei wieder öffnen lassen. Als Voraussetzung haben sie europaweit erstmals jenes physikalische Verbindungsprinzip aus der Natur technisch umgesetzt, mit dem Geckos sich mühelos über Kopf oder an senkrechten Wänden halten.

Mediziner des Universitätsklinikums Jena erwarten zudem mittelfristig die Einführung neuartiger Implantate für den orthopädischen und unfallchirurgischen Klinikalltag, die dank modifizierter Oberflächen gezielt das Einwachsverhalten von Knochen verbessern sowie postoperativen Infektionen vorbeugen. In einem Forschungsverbund mit Materialexperten und Industriepartnern untersuchen sie bereits die Eignung konkreter Beschichtungen.

Dialog von Wissenschaft und Industrie

Beide Lösungsansätze werden neben zahlreichen anderen industrierelevanten Material-Entwicklungstrends auf der am 14. September erstmals stattfindenden Zukunftsarena Oberflächentechnik in Zeulenroda vorgestellt (http://www.thgot.de).

Die Vortrags- und Dialogveranstaltung für produzierende Mittelständler wird vom Regionalen Wachstumskern J-1013 – Surface Technologies Net mit Unterstützung des Bundesforschungsministeriums durchgeführt. Für die Koordinierung zeichnet das auf branchenübergreifenden Know-how-Transfer bei funktionalisierten Materialoberflächen spezialisierte Jenaer Industrieforschungsinstitut INNOVENT verantwortlich.

„Praktiker wie Forscher sollen Impulsinformationen für marktrelevante Entwicklungstrends austauschen und so den oft zu langen Transferprozess in die Produktion verkürzen können“, beschreibt INNOVENT-Geschäftsführer Dr. Bernd Grünler das Konzept der Veranstaltung.

Klebeverbindungen von Chirurgie bis Reha

„Das Gecko-Prinzip ist überall von Interesse, wo rückstandsfreie Verbindungen jederzeit zu öffnen und wieder zu schließen sein sollen“, erklärt INM-Geschäftsführer Prof. Eduard Arzt zur Verbindungsinnovation seines Instituts. Natürlich verspreche das neu entdeckte Haftprinzip nur eine begrenzte Tragleistung, gegenüber den bekannten post it-Klebezettel sei jedoch eine bis zu 100-fach stärkere Bindewirkung realistisch. Mit Medizinern der Uni Saarbrücken arbeitet das INM derzeit an einem Klebesystem für die Gehörchirurgie, das die Grundstabilität von Implantaten nach Rissen im Trommelfell ohne zusätzliche Verstärkungen ermöglicht.

Die Neuentwicklung ist auch für andere Branchen attraktiv: Denn analog lassen sich etwa Reha-Technik optimieren, Gegenstände in Fahrzeugen fixieren, Wanderstiefel vor dem Rutschen bewahren oder Bilder dübelfrei an der Wand befestigen. Mittelfristig soll eine beliebig häufige Schaltbarkeit selbst über wechselnde Temperaturen, Luftfeuchtigkeit oder magnetische und elektrische Felder gelingen. Mit konkreten Anwendungen rechnet Arzt nach Herstellung erster Haftfolien im INM als Endlosband „schon bald“.

Implantate als drug carrier

Tausenden langwierigen und kompliziert zu behandelnden postoperativen Infektionen jährlich nach Knochenbrüchen oder Implantationen von Hüft- und Knietotalendoprothesen will dagegen ein Forscherteam um Prof. Gunther Hofmann vom Universitätsklinikum Jena entgegenwirken. Wie Mitarbeiter Dr. Michael Diefenbeck erklärt, sollten dazu Implantaten biologische Funktionen verliehen werden: Auf ihrer Oberfläche aufgebrachte Antibiotika oder anderen antiinfektiöse Substanzen können die Infektionsrate deutlich senken. „Zum `drug carrier` umfunktionierte Implantate verbessern zudem das Einwachsverhalten des Knochens, und wirken einer Lockerung von Endoprothesen entgegen“, sagt Diefenbeck. Experimentelle Untersuchungen zur Eignung von Titanoxid- und Multielektrolyt-Beschichtungen verliefen bislang „sehr aussichtsreich“.

Die Zukunftsarena betrachten beide Wissenschaftler als ideale Plattform für den Austausch mit potenziellen industriellen Anwendern ihrer wissenschaftlichen Ergebnisse.

Kontakt: Zukunftsarena Oberflächentechnik, c/o INNOVENT e.V. Technologieentwicklung Jena, Andrea Gerlach, Tel.: 03641 282585,

ag@innovent-jena.de