Forscher optimieren Herzimplantate

Foto: Schwarz-graue aufgerauhte Oberfläche mit Rissen

Durch eine defekte Titanoxidschicht
wie diese kann Nickel in den Körper
dringen; © Andreas Undisz/FSU

Mit einem Doppelschirmchen, dem sogenannten Okkluder, kann ein Loch in der Herzscheidewand verschlossen werden. Über einen Katheter wird er durch eine Vene oder Arterie bis an die entsprechende Stelle im Herzen geschoben, um sich dort zu entfalten und die Lücke zu schließen. Der Okkluder muss enormen Leistungen standhalten, denn das Herz pumpt pro Minute etwa fünf Liter Blut durch den Körper. Das stellt hohe Ansprüche an das Material.

Als besonders geeignet haben sich Titan-Nickel-Legierungen erwiesen. "Zusammen mit der guten Biokompatibilität sind ihre superelastischen Eigenschaften die ideale Voraussetzung für den Einsatz als Implantatmaterial", sagt Professor Markus Rettenmayr. Einen Haken hatte ihr Einsatz bislang jedoch: die häufig auftretenden allergischen Reaktionen der Patienten auf nickelhaltige Werkstoffe im Körper. Materialwissenschaftler um Rettenmayr haben jetzt die Implantatoberfläche so optimiert, dass Nickel nicht nach außen dringen kann.

Die Oberfläche des Okkluders ist mit Titanoxid überzogen, erklärt Mitarbeiter Andreas Undisz. Dadurch wird der Kontakt des Nickels mit dem umliegenden Gewebe normalerweise verhindert. Die elastische Verformung während der Implantation und die hohe Beanspruchung im schlagenden Herzen können jedoch, so Undisz, zu Rissen und Abplatzungen der äußeren Schicht führen. Damit würde auch das Risiko einer Nickelfreisetzung steigen. Im Rahmen seiner Doktorarbeit untersuchte Undisz daher die Mechanismen, welche zu den Schäden in der Schutzschicht führen. Außerdem entwickelte er erstmals ein Verfahren, mit dem man die mechanische Stabilität der Titanoxidschicht optimieren kann. Das gelang ihm mit gezielter Wärmebehandlung und elektro-chemischen Reaktionen.

Für das Zulassungsverfahren hat Rettenmayr mit seinem Team ein Testgerät zur Charakterisierung des Ermüdungsverhaltens der Okkluder entwickelt. Er eläutert: "Wir können mit dem Gerät die Belastungen und Verformungen eines implantierten Okkluders nachstellen."

MEDICA.de; Quelle: Friedrich-Schiller-Universität Jena