UKM-Wissenschaftler gewinnen mit Projektpartnern Ideenwettbewerb des Bundeswirtschaftsministeriums

Das Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (BMWi) fördert mit rund einer Million Euro das Netzwerk „MediSurf“ im Rahmen des Programms „InnoNet“.

Ein Netzwerkpartner von „MediSurf“ ist die Klinik und Poliklinik für Anästhesiologie und operative Intensivmedizin, Abteilung für „Experimentelle und Klinische Hämostaseologie“ des Universitätsklinikums Münster (UKM).

Von der gesamten Fördersumme fließen fast 230.000 Euro nach Münster. Ziel von „MediSurf“ ist die Verfahrens- und Anlagenentwicklung für die Laseroberflächenmodifikation in der Serienfertigung blutführender (z.B. Herzklappen) und dentaler Implantate. Neben der UKM-Klinik ist als zweite forschende Einrichtung das Fraunhofer Institut für Lasertechnik in Aachen sowie sechs Unternehmen an dem neuen Netzwerk beteiligt. Mit der Förderung innovativer Netzwerke will das BMWi dazu beitragen, dass Ergebnisse der Forschung und Entwicklung schneller als bisher ihren Weg in den Markt finden. Der Förderung war ein bundesweiter Wettbewerb vorausgegangen.

Prof. Dr. Beate E. Kehrel, Leiterin der Forschung in der Klinik und Poliklinik für Anästhesiologie und operative Intensivmedizin des UKM und Koordinatorin des Netzwerks in Münster: „Implantate sind aus der modernen Medizin nicht mehr weg zu denken und haben einen festen Stellwert in der täglichen klinischen Praxis. So dienen z. B. Herzunterstützungssysteme aus Titanlegierungen dazu, bei akuter Herzmuskelschwäche als zusätzliche Pumpe das erkrankte Herz zu entlasten und den Kreislauf aufrechtzuerhalten. Dadurch wird der Körper wieder mit ausreichend Blut und damit Sauerstoff versorgt und der Gesundheitszustand der schwer kranken Patienten stabilisiert.“

Ein anderes Beispiel sind Herzklappen: Sie lenken als Ventile den Blutstrom. Es wird geschätzt, dass etwa 200.000 Menschen in Deutschland einen Herzklappenfehler haben. Künstliche „mechanische“ Herzklappenprothesen zeichnen sich gegenüber „biologischen“ Herzklappenprothesen durch ein günstiges Strömungsverhalten sowie eine hervorragende Haltbarkeit aus. Ein Problem stellen jedoch ungünstige Oberflächenbeschaffenheiten dar. Genau dort setzt die Arbeit des Netzwerkes an.

Kehrel: „Implantatoberflächen müssen so beschaffen sein, dass sie das Blut möglichst wenig schädigen, da Blutschädigungen thromboembolische Erkrankungen, wie Schlaganfälle und Gefäßverschlüsse auslösen können, aber auch das Abwehrsystem des Körpers negativ beeinflussen können. Blutumströmte Implantate können, beispielsweise durch Oberflächenrauheit, Strömungswiderstände erzeugen und dadurch Blutbestandteile schädigen. Aber auch die biochemischen Eigenschaften einer dünnen Oberflächenrandschicht sind für die Biokompatibilität des Materials bzw. des Implantates verantwortlich.“

Daher bestehe ein großer Bedarf nach einem innovativen Fertigungsverfahren mit dem es möglich ist, die Oberfläche lokal begrenzt derart zu modifizieren, dass sowohl die Oberflächentopographie, als auch die biochemischen Eigenschaften der Oberflächenrandschicht in einem Fertigungsschritt definiert modifiziert werden können und gleichzeitig die Formhaltigkeit des Implantats gewährleistet ist.

Die Laseroberflächenmodifikation der Implantate sowie eine geeignete Anlagentechnik werden im Rahmen der Netzwerkarbeit am Fraunhofer-Institut für Lasertechnik in Aachen entwickelt. Die Forschergruppe „Experimentelle und Klinische Hämostaseologie“ um Prof. Dr. Beate E. Kehrel am UKM prüft iterativ durch Untersuchungen von Aktivierungszustand und zur Funktion von Blutplättchen und weißen Blutkörperchen die Biokompatibilität der fertigen Implantate.