Die Fraunhofer-Institute FEP und IWU bündeln ihre Kompetenzen, um eine neue Generation von Implantaten weiter voranzutreiben. Dabei soll vor allem die Verweildauer im Körper des Patienten erhöht werden.
Täglich werden in Krankenhäusern und Zahnarztpraxen routinemäßig Implantate eingesetzt. Sie sind technisch ausgereift und unterstützen den Menschen in vielfältiger Weise. Die Eingriffe selbst sind für den einzelnen Patienten eine Belastung und nach wie vor mit Risiken behaftet. "Das Fraunhofer IWU forscht an sogenannten Formgedächtnismaterialien, wie sie beispielsweise bereits für Stents genutzt werden", erklärt Christian Rotsch, Abteilungsleiter Medizintechnik am Fraunhofer IWU. "Das sind Materialien, die zum Beispiel durch einen thermischen Stimulus eine 'antrainierte' Form annehmen können."
Auch die Weiterentwicklung additiver Fertigungsverfahren, z. B. durch 3D-Druck, stellt in diesem Zusammenhang einen Forschungsschwerpunkt dar, wodurch individuelle, patientenspezifische Lösungen realisiert werden können. Zugleich lassen sich durch dieses Verfahren auch hermetisch gekapselte, aktive Komponenten integrieren. Damit ist die berührungslose Ansteuerung des Implantates von außen – ohne medizinischen Eingriff am Patienten – möglich. Im Rahmen der Entwicklung dieser Komponenten und der notwendigen Integrationstechnologie arbeitet das IWU eng mit Wissenschaftlern des Fraunhofer-Instituts für Keramische Technologien und Systeme IKTS zusammen.
Jeder Mensch reagiert anders auf ein Implantat. Um ein besseres Einwachsen zu ermöglichen und Komplikationen zu minimieren, können deren Oberflächeneigenschaften optimiert werden. Implantate müssen robust und biokompatibel sein, um ihren Dienst möglichst lange ausführen zu können und vom Körper nicht abgestoßen zu werden. Hier kommt die Oberflächenveredelung zur Anwendung. Durch geeignete Beschichtungen und Modifizierungen kann auf vielen Substratmaterialien eine stabile Barrierewirkung erzielt werden, um beispielsweise den Austritt von Ionen oder anderen zytotoxischen Bestandteilen zu unterbinden.
"Nickelhaltige Implantate werden so beschichtet und modifiziert, dass beim Patienten keine Allergie ausgelöst werden kann und zudem das Zellwachstum auf der Oberfläche gezielt gesteuert wird", erläutert Gaby Gotzmann, Projektleiterin in der Gruppe Medizinische Applikationen am FEP. "Die Biofunktionalisierung durch die Nutzung der niederenergetischen Elektronenstrahltechnologie erweist sich dabei als besonders vorteilhaft gegenüber bisherigen Verfahren, da hier zeitlich stabile Effekte erzielt werden können. Darüber hinaus eignet sich diese Technologie auch zur Sterilisation medizintechnischer Oberflächen und Bauteile, wodurch auch Implantate mit integrierten Elektronikkomponenten und sensiblen Materialbestandteilen sicher sterilisiert werden können."