Materialien im menschlichen Körper

Foto: Ein nachgebildeter Steigbügel neben 10-Cent-Münze

Das Ergebnis: Metallallergie – das künstliche Gelenk muss entfernt werden. Um solche Ereignisse zu vermeiden, forschen Wissenschaftler lange im Vorfeld, bevor ein Fremdkörper in den menschlichen Körper implantiert werden darf. Doktor Philipp Imgrund vom Fraunhofer IFAM in Bremen weiß jedoch, dass sich Reaktionen auf den Fremdkörper, etwa weil er Nickel enthält, trotz vorheriger Forschung nicht immer vermeiden lassen: „Bei diesen Werkstoffen ist die Biokompatibilität grundsätzlich gegeben. Aber natürlich kann es zu Allergien gegen Nickel oder Unverträglichkeiten gegenüber Titan kommen, da Metall kein Material ist, das per se im Körper vorkommt.“ Er selbst kennt jedoch keinen Fall, bei denen es nach Verwendung eines Werkstoffes zu schwerwiegenden Nebenwirkungen gekommen ist: „Man kennt das eher von Arzneimittel, die in Tierversuchen getestet worden sind und sich dann als für den Menschen nicht verträglich erweisen. Zurzeit ist es so, dass alle neuen Materialien, die auf den Markt kommen sollen, auch entsprechend in Feldversuchen, im Labor, anschließend in Tierversuchen und auch noch in einer klinischen Studie vorab geprüft werden. Von daher denke ich, dass die Verträglichkeit gut gesichert ist.“

Langzeitergebnisse – alles braucht sein Zeit

Um wirklich sagen zu können, ob sich ein Werkstoff als optimal biokompatibel erweist, müssen die Forscher häufig lange warten. Denn oftmals zeigen sich die wirklichen Qualitäten eines Materials erst, nachdem sie lange im Einsatz sind. Das bedeutet im Gegenzug, dass derzeit aktuell verwendete Wirkstoffe – zum Beispiel biodegradierbare Werkstoffe und Implantate – noch nicht hundertprozentig beurteilt werden können. Hinzu kommt, dass sich Menschen zwar ähneln, aber nicht gleich sind. So wie zwei Personen unterschiedlich gut auf ein Medikament reagieren können, so haben einige Patienten Probleme mit einem Werkstoff und andere nicht.

Dem gegenüberzustellen ist natürlich auch der Nutzen, den wir Menschen aus den „Ersatzteilen aus dem Labor“ ziehen. Mittlerweile gibt es ein großes Spektrum an Implantaten, die selbst kleinste Körperteile – wie zum Beispiel den Steigbügel der Gehörknöchelchen – ersetzen. Hierfür sind Fertigungsverfahren vonnöten, die schnell und präzise arbeiten. Imgrund selbst forscht derzeit im Bereich des Metallpulverspritzgussverfahrens, mit der sich selbst feinste Strukturen in großer Stückzahl herstellen lassen. „Das Metallpulverspritzgießen ist ein Verfahren, das im Prinzip das Kunststoffspritzgießen als bekanntes Verfahren modifiziert, in der Art, dass man metallisches Pulver in Polymere einbringt. Das Polymer ist der Träger, um die Materialien abzuformen und um den Implantaten ihre Form zu geben. Im Prinzip wird metallisches Pulver benutzt und in eine Binder-Matrix eingerührt. Dieses Bindermaterial ist der Träger für die Metallpulver, das in die Form einfließen kann. In den nachfolgenden Schritten wird der Binder entzogen und über eine Wärmebehandlung bekommt man das fertige metallische Teil. Das funktioniert für alle gängigen Metalle, wie Titan, Edelstahl oder Kobalt-Chrom.“ Zwar wird das Verfahren an sich bereits seit mehr als zehn Jahren angewendet, doch es bietet immer wieder neue Variationsmöglichkeiten, zum Beispiel bei der Kreation funktionaler Oberflächen, an denen etwa Knochenzellen anbinden oder die antimikrobiell und antiadhäsiv wirken. In diesem Bereich werden weitere Forschungen vorangetrieben, die sich explizit dem Design der Oberflächen widmen.

Simone Ernst
COMPAMED.de