Nanu, Nana, Nano.

28. April 2006
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Nanopartikel können Implantate oder medizinische Geräte mit besonderen Funktionen versehen oder die Materialeigenschaften verbessern. Der Beginn der Nanoimplantat-Ära ist auf der vom 22.4 bis zum 28.4 laufenden Hannover Messe zu spüren.

Die Nachricht aus dem Laser Zentrum Hannover (LZH) kam nur wenige Tage vor Eröffnung der weltweit größten Industriemesse – und blieb nahezu unbemerkt. Dabei ist das, was LZH-Forscher Michael Botts zu verkünden hatte, ein wichtiger Schritt auf dem Weg zur Ära der Nanoimplantate.

 

Denn die Wissenschaftler am LZH haben nach eigenen Angaben damit begonnen, eine neue Generation von Nanoimplantaten zu entwickeln. Mit Hilfe eines laserbasierten Verfahrens erzeugten sie Nanopartikel, die im Praxisalltag als besondere Beschichtung herkömmlichen Implantaten zum neuen Glanz verhelfen sollen. "Das Besondere an diesen Partikeln ist, dass sie ihre Wirkung im Körper entfalten, ohne die medizinische Eignung und Zulassungsfähigkeit des Produkts einzuschränken", heißt es dazu beim LZH. So verfügt nanotechnologisch aufgebrachtes Silber über ein erhebliches antibakterielles Potenzial. Die oberflächlich wirkenden Silber-Nanopartikel auf den Implantaten verringern das Risiko von Infektionen erheblich. Andere Nanopartikel aus hochfesten Keramiken erhöhen die Härte und Abriebfestigkeit des Implantat-Werkstoffes und tragen zur Vorbeugung gegen Osteolyse, die Auflösung oder Degeneration des Knochengewebes, bei. "Denkbar ist auch die Einbettung von Nanopartikeln aus Kalziumphosphat, um das Anwachsen natürlichen Knochenmaterials zu unterstützen", hofft Botts.

Damit sind die Anwendungspotenziale der winzigen Teilchen bei weitem nicht erschöpft. Medizintechniker sehen die Partikel auch für den Einsatz bei Herzklappen geeignet. In Frage kommen:

• Silber-Nanopartikel für antibakterielle Wirkung
• Polymer-Nanopartikel für die Oberflächenglättung
• Metallische Nanopartikel als Kontrastmittel für die Funktionsüberwachung

Derartige Beschichtungen ermöglichen auch die Herstellung von medizinischen Geräten, die antimikrobiell wirken, so gut wie nicht verschmutzen und leicht zu reinigen sind. Zudem weisen die beschichteten Nanotech-Instrumente keinerlei Korrosionserscheinungen auf – selbst bei sehr häufigen Sterilisations- und Desinfektionsgängen bleibt der Stahl absolut rostfrei.

Was wie die ferne Vision aus der High-Tech Welt klingt, hält realen Einzug in die Medizintechnik. Angesichts der Perspektiven beschäftigte sich auch der Deutsche Bundestag mit den Potenzialen der Nanoimplantate. In einem 232-Seiten starken Papapier befasste sich der 17. Ausschuss in der Drucksache 15/2783 bereits im März 2004 mit den Perspektiven der innovativen Devices.

Seitdem gilt der "Bericht des Ausschusses für Bildung, Forschung und Technikfolgenabschätzung" als wegweisend – und als mögliches Szenario für die Zukunft der Medizintechnik. Das Fazit des Berichts fällt dabei durchweg positiv aus: "Durch Verfahren der Nanotechnologie könnte die Biokompatibilität künstlicher Implantate verbessert werden. Zudem wird erwartet, dass Nanoimplantate länger im Körper funktionsfähig bleiben als bisher übliche".

 

Nanoimplantate für Zahn und Knochen

Wie weit das Spektrum der Anwendungen reicht, beschrieben die Fachleute im gleichen Papier. Danach können Nanoimplantate zu einer "Nachahmung natürlicher Oberflächen, z. B. von Knochen und Zähnen, zu optimierten Gewebereaktionen sowie optimiertem mechanischen Verhalten führen". Tatsächlich kann die Grundsubstanz der Knochen und Zähne, Hydroxilapatit, in nanokristalliner Form auf Titanimplantate aufwachsen. Die ultradünne Beschichtung verspricht eine Verbesserung der Biokompatibilität bei den behandelten Medizin- und Dentalwerkstoffen. "So erleichtern organische Zwischenschichten zwischen Implantatoberfläche und bioaktiver Komponente des Körpers die Besiedlung mit lebenden Zellen und fördern das Zellwachstum zur Integration des Fremdkörpers (z. B. bei implantierbaren Blutzuckersensoren, Bypässen aus Kunststoffen)", heißt es dazu im Bundestags-Papier. Selbst die Entwicklung von nanoelektronischen Implantaten, die vor allem dem Nervensystem und den Sinnesorganen zu Gute kommen könnten, erscheint längerfristig möglich.

Bis es soweit ist, können Besucher der Hannover Messe den Status quo bestaunen. Die Vermeidung von riskanten Herzoperationen beispielsweise verspricht der Einsatz von so genannten Cardio-Implantaten. Die von der PlasmaChem GmbH vorgestellten Implantate bestehen aus metallischen Röhren mit einer diamantähnlichen, nanometergroßen Plasmabeschichtung. Der Clou: die so genannten BioDiamond Stents öffnen verstopfte Gefäße, ohne dabei selbst Schwermetalle abzugeben. Der Firmen-übergreifende Produktmarkt Mikrotechnik / Neue Materialien befindet sich in Halle 15, Stand D 36.

Um welche Dimensionen es sich bei der neuen, nanobeschichteten Implantat-Generation der Zukunft handelt, verdeutlicht ein Vergleich: Auf den Punkt am Ende dieses Satzes würden 2.500.000.000 Nanopartikel Platz finden.

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