Die Medizintechnik ist ein zentrales Einsatzgebiet für neue Werkstoffe
High-Tech-Metalle lassen Herzpatienten wieder hoffen

Der hohe Qualitäts- und Kostendruck in der Gesundheitswirtschaft ist zu einer Triebfeder für interdisziplinäre Forschung geworden, an denen auch die Materialwissenschaften immer stärker beteiligt sind. Neue Materialien helfen beispielsweise bei Verletzungen am Kopf.

Der hohe Qualitäts- und Kostendruck in der Gesundheitswirtschaft ist zu einer Triebfeder für interdisziplinäre Forschung geworden, an denen auch die Materialwissenschaften immer stärker beteiligt sind. „Alle im Bereich der Technik etablierten Materialgruppen, von Metallen über Keramiken, polymeren Kunststoffen bis zu Faserverbundwerkstoffen, kommen in der modernen Medizin zum Einsatz“, sagt Professor Heinrich Planck von der Deutschen Gesellschaft für Biomaterialien.

Die zentrale Anforderung an die Materialien: Die Stoffe dürfen keine giftigen Auswirkungen auf das menschliche Gewebe haben. Während der Kontaktzeit mit dem Körper, das heißt bei Temperaturen um die 37 Grad Celsius und PH-Werten zwischen 8,4 in der Bauchspeicheldrüse und 2,0 im Magen, soll es außerdem zu keinem Verlust der mechanischen Stabilität kommen. Es sei denn, es wird eine gezielte, zeitlich genau definierte Auflösung bei so genannten resorbierbaren Materialien gewünscht, etwa bei einem nur für eine gewisse Zeit benötigtem Implantat.

Bei der Behandlung von Knochenbrüchen etwa kommen sich selbst auflösende Faserverbundwerkstoffe als Überbrückungs-Implantate zum Einsatz. Metallische Implantate dagegen müssten nach abgeschlossener Knochenheilung durch einen Zweiteingriff wieder operativ entfernt werden – eine zusätzliche Belastung des Patienten und der Krankenkassen-Budgets.

Neue Materialien helfen auch bei Verletzungen am Kopf. Forscher der Ruhr-Universität Bochum entwickelten beispielsweise Schädelimplantate aus biologisch abbaubaren Werkstoffen. Die dafür verwendeten Kompositmaterialien entwickelte Carsten Schiller eigens für diesen Zweck: Sie sind zweischichtig und bestehen unter anderem aus biologisch abbaubaren Polyestern. „Im Gegensatz zu den reinen Polymeren, die beim Abbau saure Produkte freisetzen, haben diese Komposite einen körperähnlichen PH-Wert“, so Schiller. Der zweischichtige Aufbau soll die Schädelregeneration durch knochenbildende Zellen aus der Hirnhaut in der porösen, schnell abbaubaren Innenschicht des Implantats ermöglichen, während die kompakte, sich langsamer auflösende Außenschicht mechanischen Schutz gewährleistet und die Form des nachwachsenden Knochens vorgibt.

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