Neue Schutzschicht auf Implantaten verhindert die Thrombosebildung

Ob künstliche Implantate im menschlichen Körper verträglich sind und lange halten, hängt von verschiedenen Bedingungen ab. Wenn durch ungebremstes Zellwachstum auf Implantaten das Risiko für eine Thrombose steigt, ist häufig nach kurzer Zeit eine zweite Operation mit weiteren Folgerisiken für den Patienten notwendig. Saarbrücker Materialforscher entwickelten jetzt Schutzschichten, die die Thrombosebildung auf Stents und Herzklappen verhindern. Vom 23. bis zum 27. April 2012 präsentieren die Forscher des INM – Leibniz-Institut für Neue Materialien diese und weitere Ergebnisse in Halle 2 am Stand C54 auf der Leitmesse „Research and Technology“.

Durch eine besondere Form der Gasphasenabscheidung, der sogenannten plasma enhanced chemical vapour deposition (PECVD), gelingt es den Forschern, biokompatible Schichten mit einer Dicke von wenigen Nanometern herzustellen. Die Schicht erhöht einerseits das Anhaften erwünschter Endothelzellen. Damit wachsen solche Implantate gut im Körper an. Gleichzeitig verringert die Schicht die Anlagerung unerwünschter glatter Muskelzellen. Die Bildung von Plaques oder aggressives Zellwachstum, werden mit der neuen Schicht verhindert. 

„Die besondere Auftragetechnik aus der Gasphase heraus ermöglicht nicht nur eine Abscheidung auf Stents“, erklärt Cenk Aktas, Leiter des Programmbereichs CVD/Biooberflächen. „Wir arbeiten daran, dieses Verfahren und die Zusammensetzung der Schicht so zu verändern, dass wir sie auch auf Herzklappen oder anderen Implantaten auf Metallbasis, wie zum Beispiel Titan, anwenden können“, so der Materialwissenschaftler weiter.

Bei dem Saarbrücker Verfahren wird die Implantatoberfläche mithilfevon Lasern strukturiert und dann in eine Plasmakammer eingebracht, die mit einem speziellen Gasgemisch gefüllt ist. Durch das Zünden des Plasmas scheiden sich aus der Gasphase Aluminiumoxid oder Siliciumoxid ab. Sie lagern sich als Feststoff auf der Oberfläche des Implantats ab. Mit diesem Verfahren beträgt die Schichtdicke rund 30 Nanometer. Die Schicht sei wesentlich gleichmäßiger als bei anderen Verfahren, wie zum Beispiel Tauchen.

Für erste Tests auf Herzklappen verwenden die Forscher ein künstliches Pumpensystem außerhalb des menschlichen Körpers. Menschliches Blut, oder Blutersatzstoffe laufen darin im Kreis durch eine künstliche Herzklappe hindurch. Die Herzklappe ist mit zwei Beschichtungen versehen: Eine magnetische Schicht dient als Sensor, um zu signalisieren, wie gut oder schlecht die Herzklappe schließt. Die eigentliche Schutzschicht wird über die magnetische Schicht gelegt und soll das Ablagern von Blutbestandteilen verhindern. Wenn sich viele Ablagerungen auf der Herzklappe befinden, schließt die Herzklappe schlecht, wenn sich keine Ablagerungen darauf befinden, schließt sie gut – unterschiedliche magnetische Signale in einem externen Messwertaufnehmer sind die Folge. „Mit dieser Kombination können wir ganz genau bestimmen, mit welcher Schutzschicht die Herzklappe am längsten funktioniert“, sagt der Projektleiter Aktas. Die Schutzschicht auf den Herzklappen besteht aus diamantartigem Kohlenstoff. Mit einer Dicke von rund 100 millionstel Millimetern ist das Testsystem mechanisch mit den bisherigen künstlichen Herzklappen vergleichbar.

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