Material mit Formgedächtnis


Ein Loch in der Herzscheidewand gehört zu den häufigsten angeborenen Herzfehlern. Mittlerweile hat sich mit der minimalinvasiven Behandlung ein sehr schonender Eingriff etabliert, bei dem das Loch im Gewebe mit einem Doppelschirmchen, dem sogenannten Okkluder, verschlossen wird. Über einen Katheter wird dieser durch eine Vene oder Arterie bis an die entsprechende Stelle im Herzen geschoben, um dort schließlich seine ursprüngliche Form zu entfalten und die Lücke zu schließen.

Dort muss der Okkluder enormen Leistungen standhalten, immerhin pumpt das Herz in jeder Minute etwa fünf Liter Blut durch den Körper - ein Leben lang. 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 Prof. Dr. Markus Rettenmayr von der Friedrich-Schiller-Universität Jena. Bei allen Vorteilen - einen Haken hatte ihr Einsatz bislang jedoch: Wie ist es möglich, nickelhaltige Werkstoffe im Körperinneren zu verwenden, gleichzeitig jedoch die bei Kontakt mit menschlichem Gewebe häufig auftretenden allergischen Reaktionen des Patienten zu unterbinden?

Zum Verständnis dieses kontrovers behandelten und viel diskutierten Problems haben die Jenaer Materialwissenschaftler um Prof. Rettenmayr jetzt entscheidend beigetragen. "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 Andreas Undisz 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 dem Jenaer Materialwissenschaftler mit gezielter Wärmebehandlung und elektro-chemischen Reaktionen.

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