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Ihre Gesundheit

Implantate, die sich auflösen

In der Medizin versteht man unter einem Implantat ein künstliches Material, das permanent, oder aber für einen definierten Zeitraum in den menschlichen Körper eingepflanzt wird. Dieses Implantat dient in der Regel der Unterstützung der Körperfunktionen. Bislang war für das Entfernen des Implantats ein weiterer medizinischer Eingriff (unter Umständen unter Narkose) notwendig.

Prof. Dr. Regine Willumeit

Prof. Dr. Regine Willumeit

Am Helmholtz-Zentrum Geesthacht entwickelt die Abteilung „Strukturforschung an Makromolekülen“ unter der Leitung von Prof. Dr. Regine Willumeit ein Implantat aus Magnesium, welches zunächst den Knochen stützt und sich dann selbstständig auflöst.

IGTV hat ein Interview mit Prof. Dr. Regine Willumeit geführt.

Welche Materialeigenschaften sind die Voraussetzungen für ein Implantat?

Grundsätzlich muss das Material „biokompatibel“ sein, dass heißt, es können nur Materialien verwendet werden, die nicht toxisch sind und es darf nicht zu Abstoßungsreaktionen und Entzündungen kommen. Darüber hinaus muss das Material in der Regel gewissen mechanischen oder chemischen Anforderungen gerecht werden. Bei Anwendungen im Knochen muss das Material lasttragend sein, soll es z.B. im Magen zum Einsatz kommen, muss es säurebeständig sein. Im Fall von Magnesium kommt noch hinzu, wie schnell es sich auflösen muss. Auch das hängt von der Art der Anwendung ab.

Helmholtz Zentrum Geesthacht

Helmholtz Zentrum Geesthacht

Wie läuft der Auflösungsprozess ab und wie lange dauert er?

Kommt Magnesium mit Wasser in Verbindung, kommt es zu einer chemischen Reaktion und das Material zerfällt unter Wasserstofffreisetzung in Magnesiumhydroxid. Diese Reaktion setzt unmittelbar im Kontakt mit dem Wasser ein und kann meist mit dem bloßen Auge beobachtet werden. Dass heißt, die Reaktion ist recht schnell – meistens viel zu schnell für eine medizinische Anwendung. Daher werden Legierungselemente zugefügt, die die Abbaugeschwindigkeit auf weniger als  0,5 mm/Jahr reduzieren können. Die Abbaugeschwindigkeit hängt aber auch von dem umgebenden Medium ab. Kommen Salze, Proteine oder ein sich ändernder pH Wert hinzu, kann sich die Auflösung verlangsamen – oder auch schneller werden. Diese Prozesse sind wesentlich komplizierter als der oben beschriebene Fall in reinem Wasser und noch nicht vollständig verstanden.

Makromolekular Proben

Makromolekular Proben

Was sind die Ziele der modernen Implantat-Forschung?

Moderne Implantatforschung ist sehr vielfältig, dem entsprechend zahlreich sind die Ziele. Für abbaubare Magnesiumimplantate möchten wir erreichen, kleinere Knochenschrauben oder auch andere häufig verwendete Geometrien, die zur Zeit noch aus weniger belastbarem Polymermaterial hergestellt werden, zu ersetzen.

Interview: JK   Fotos: C.Neff/HZG, C. Schmid/HZG

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