Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Innovationen in der Medizinaltechnik

09.06.2015

Die Medizinaltechnik ist ein wichtiger (und forschungsintensiver) Wachstumsmarkt für die Schweizer Wirtschaft. Kein Wunder also, dass das Thema an der Empa eine wesentliche Rolle spielt; zehn der 30 Forschungslabors beschäftigen sich u.a. mit Materialentwicklung, -charakterisierung und -analyse sowie mit Oberflächenbeschichtungen. Am MedTech Day vom 20. Mai 2015 präsentierten Empa-Forschende die neusten Erkenntnisse aus ihren Labors.

Unsere Gesellschaft wird immer älter. Durch die höhere Lebenserwartung steigt aber auch das Risiko, dass bestimmte Körperfunktionen nachlassen. «Die Natur hat nicht vorgesehen, dass wir so lange leben.» Mit diesen Worten eröffnete Alex Dommann, Direktionsmitglied der Empa und Leiter des Departments «Materials meet Life», den diesjährigen MedTech Day.


Neuentwicklung eines Wundschaums, der das Schliessen chronischer Wunden unterstützt und vom Körper nach getaner Arbeit abgebaut wird

Bild: KTI, Alessandro Della Bella

Dank modernster Medizinaltechnik lassen sich inzwischen viele Körperfunktionen, die mit fortschreitendem Alter ihren Dienst aufgeben, durch implantierte Materialien unterstützen oder gar wiederherstellen.

Am MedTech Day liessen sich Interessierte aus Forschung und Industrie auf den neusten Stand bringen, etwa im Bereich funktionale Textilien wie Wundverbände und spezielle Pflaster, die auf Lichtimpuls dosiert Medikamente abgeben können, oder neuartige Implantatbeschichtungen.

Empa-Forscher Jakob Kübler aus der Abteilung «Hochleistungskeramik» entwickelt mit seinem Team Teile für Herzschrittmacher. Herzinfarkte sind weltweit die häufigste Herzerkrankung; rund 30% der Patientinnen und Patienten benötigen nach dem Infarkt einen Herzschrittmacher. Das Gerät wird via Elektrode im Herzmuskel verankert.

Diese Verankerung besteht heutzutage aus Kunststoff. Bei herkömmlichen Herzschrittmachern bildet sich um dieses Material häufig eine so genannte Fibrose – eine narbenartige Vermehrung des Bindegewebes. Dadurch verbraucht der Schrittmacher mehr Energie, um Impulse an den Herzmuskel abzugeben, die Batterien müssen häufiger ersetzt werden.

Durch Oberflächenbeschichtung Implantate verbessern

Keramik ist auch in anderen Bereichen der Medizinaltechnik ein bewährtes Material, etwa bei Implantaten. Auch hier spielt die Oberfläche und vor allem deren Beschichtung eine wichtige Rolle. Implantate – ob Hüftgelenke, Zahnimplantate oder Bandscheiben – haben unterschiedliche Funktionen.

Je nach Einsatzort soll der Knochen am eingesetzten Material anwachsen und das Material dadurch fest verankern. So beispielsweise bei einem Bandscheiben-Implantat. Kerstin Thorwarth aus der Abteilung «Nanoscale Materials Science» hat mit ihrem Team eine Beschichtung für einen speziellen Bandscheibenersatz – so genannte Cages – entwickelt.

Diese bestehen entweder aus einem thermoplastischen Kunststoff (Polyetheretherketon, kurz PEEK) oder aus Titan. Beide Materialien haben ihre Vorteile. PEEK ist mechanisch gut verträglich, wohingegen bei Titan der Knochen besser anwächst. Thorwarths Team ist es nun gelungen, das Beste aus beiden Welten miteinander zu kombinieren, sprich: PEEK-Cages mit Titan zu beschichten.

Eine ähnliche Oberflächenbeschichtung benötigen auch Hüftgelenke. Der Knochen soll am verankerten Implantatteil anwachsen, damit dieses stabil im Körper bleibt. Das eigentliche Gelenk soll hingegen beweglich bleiben, ideale Gleiteigenschaften aufweisen und verhindern, dass der Knochen in diesen Teil des Implantats einwächst. Ein solches Material ist beispielsweise DLC («diamond-like carbon»), an dem auch an der Empa geforscht wird – hauptsächlich im Bereich Bandscheibenimplantate.

Die Verträglichkeit im Körper

Die Grundvoraussetzung für fremde (therapeutische) Materialien im menschlichen Körper ist indes deren gute Verträglichkeit oder Biokompatibilität. Katharina Maniura, Leiterin der Abteilung «Biointerfaces», untersucht beispielsweise, wie Zellen und Gewebe auf verschiedene neuartige Implantatmaterialien reagieren. Dabei sei es wichtig, jedes Implantatmaterial für eine neue Anwendung spezifisch zu untersuchen. Je nach Einsatzort reagiert der Körper nämlich ganz anders.

Denn: «Die Zellzusammensetzung eines jeden Gewebes ist unterschiedlich», erklärt die Wissenschaftlerin. Ihr Team untersucht, wie verschiedene Zelltypen auf eine Materialeigenschaft reagieren, um so geeignete Materialien für die Integration in verschiedene Gewebe zu entwickeln. Ausserdem sollen Komplikationen nach der Implantation – beispielsweise Entzündungen – vermieden werden.

Ein weiteres Thema sind Untersuchungen von Biofilmen auf Materialien. Die Empa-Forscherin Qun Ren beschäftigt sich mit Bakterien, die sich sowohl an Implantaten als auch an medizinischen Geräten ansiedeln. Ihr Team hat ein Mittel entwickelt, um medizinische Geräte wie Endoskope komplett von Bakterien zu befreien, damit diese für die nächste Patientin oder den nächsten Patienten risikolos wieder verwendet werden können.

Im Anschluss an die Referate konnten Vertreterinnen und Vertreter der MedTech-Branche bei einem Speed-Dating mit den Empa-Wissenschaftlern über Materialentwicklung, Oberflächenbehandlung und Materialcharakterisierung in der Medizinaltechnik unterhalten und Fragen diskutieren. Eine optimale Gelegenheit, um die Brücke von der Forschung in die Praxis zu schlagen und den Industriepartnern neuste Erkenntnisse und Technologien näher zu bringen.

Weitere Informationen
Dr. Katharina Maniura, Biointerfaces, Tel. +41 58 765 74 47, katharina.maniura@empa.ch
Redaktion / Medienkontakt
Cornelia Zogg, Kommunikation, Tel. +41 58 765 45 99, redaktion@empa.ch

Weitere Informationen:

http://www.empa.ch/plugin/template/empa/3/158744/---/l=1

Cornelia Zogg | EMPA

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Medizintechnik:

nachricht Ein Quantensprung in der Herzdiagnostik
22.09.2017 | Universitätsklinik der Ruhr-Universität Bochum - Herz- und Diabeteszentrum NRW Bad Oeynhausen

nachricht Bypass – Lebensbrücke für das Herz; keine Angst vor der Herz-Operation
21.09.2017 | Deutsche Gesellschaft für Thorax-, Herz- und Gefäßchirurgie e.V.

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Medizintechnik >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: LaserTAB: More efficient and precise contacts thanks to human-robot collaboration

At the productronica trade fair in Munich this November, the Fraunhofer Institute for Laser Technology ILT will be presenting Laser-Based Tape-Automated Bonding, LaserTAB for short. The experts from Aachen will be demonstrating how new battery cells and power electronics can be micro-welded more efficiently and precisely than ever before thanks to new optics and robot support.

Fraunhofer ILT from Aachen relies on a clever combination of robotics and a laser scanner with new optics as well as process monitoring, which it has developed...

Im Focus: The pyrenoid is a carbon-fixing liquid droplet

Plants and algae use the enzyme Rubisco to fix carbon dioxide, removing it from the atmosphere and converting it into biomass. Algae have figured out a way to increase the efficiency of carbon fixation. They gather most of their Rubisco into a ball-shaped microcompartment called the pyrenoid, which they flood with a high local concentration of carbon dioxide. A team of scientists at Princeton University, the Carnegie Institution for Science, Stanford University and the Max Plank Institute of Biochemistry have unravelled the mysteries of how the pyrenoid is assembled. These insights can help to engineer crops that remove more carbon dioxide from the atmosphere while producing more food.

A warming planet

Im Focus: Hochpräzise Verschaltung in der Hirnrinde

Es ist noch immer weitgehend unbekannt, wie die komplexen neuronalen Netzwerke im Gehirn aufgebaut sind. Insbesondere in der Hirnrinde der Säugetiere, wo Sehen, Denken und Orientierung berechnet werden, sind die Regeln, nach denen die Nervenzellen miteinander verschaltet sind, nur unzureichend erforscht. Wissenschaftler um Moritz Helmstaedter vom Max-Planck-Institut für Hirnforschung in Frankfurt am Main und Helene Schmidt vom Bernstein-Zentrum der Humboldt-Universität in Berlin haben nun in dem Teil der Großhirnrinde, der für die räumliche Orientierung zuständig ist, ein überraschend präzises Verschaltungsmuster der Nervenzellen entdeckt.

Wie die Forscher in Nature berichten (Schmidt et al., 2017. Axonal synapse sorting in medial entorhinal cortex, DOI: 10.1038/nature24005), haben die...

Im Focus: Highly precise wiring in the Cerebral Cortex

Our brains house extremely complex neuronal circuits, whose detailed structures are still largely unknown. This is especially true for the so-called cerebral cortex of mammals, where among other things vision, thoughts or spatial orientation are being computed. Here the rules by which nerve cells are connected to each other are only partly understood. A team of scientists around Moritz Helmstaedter at the Frankfiurt Max Planck Institute for Brain Research and Helene Schmidt (Humboldt University in Berlin) have now discovered a surprisingly precise nerve cell connectivity pattern in the part of the cerebral cortex that is responsible for orienting the individual animal or human in space.

The researchers report online in Nature (Schmidt et al., 2017. Axonal synapse sorting in medial entorhinal cortex, DOI: 10.1038/nature24005) that synapses in...

Im Focus: Tiny lasers from a gallery of whispers

New technique promises tunable laser devices

Whispering gallery mode (WGM) resonators are used to make tiny micro-lasers, sensors, switches, routers and other devices. These tiny structures rely on a...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Posterblitz und neue Planeten

25.09.2017 | Veranstaltungen

Hochschule Karlsruhe richtet internationale Konferenz mit Schwerpunkt Informatik aus

25.09.2017 | Veranstaltungen

Junge Physiologen Tagen in Jena

25.09.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Die Parkinson-Krankheit verstehen – und stoppen: aktuelle Fortschritte

25.09.2017 | Medizin Gesundheit

Neurorehabilitation nach Schlaganfall: Innovative Therapieansätze nutzen Plastizität des Gehirns

25.09.2017 | Medizin Gesundheit

Posterblitz und neue Planeten

25.09.2017 | Veranstaltungsnachrichten