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Bei Implantaten zählen auch Oberflächlichkeiten

Ob der Körper ein medizinisches Implantat annimmt oder abstößt, hängt möglicherweise genauso stark von der Oberfläche des Materials ab wie vom Material selbst: Amerikanische Forscher haben entdeckt, dass Zellen im Labor sehr viel schneller und gleichmäßiger auf Titan- oder Kunststoffoberflächen wachsen, wenn diese eine sehr feine Struktur aufweisen ? selbst dann, wenn die Materialien sonst chemisch völlig identisch sind. Durch die mikroskopisch kleinen Unebenheiten ähneln die Implantate stärker der Beschaffenheit der natürlichen Körpergewebe und werden daher von den Zellen besser akzeptiert, erklären Thomas Webster und Karen Haberstroh von der Brown University in Providence das Phänomen. Sie hoffen, mithilfe dieser Entdeckung unter anderem besser verträgliche Gefäßimplantate herstellen zu können.

Webster und Haberstroh konzentrierten sich bei ihren Tests auf künstliche Blutgefäße und so genannte Stents ? kleine elastische Röhrchen aus einem Kunststoff- oder Metallgewebe, die in verschlossene Blutgefäße eingeführt werden und sie anschließend offenhalten sollen. Das Problem bei solchen Implantaten: Häufig werden sie im Lauf der Zeit vom Muskelanteil der Blutgefäße um sie herum überwuchert und dabei so stark zusammengedrückt, dass sie ihre Funktion nicht mehr erfüllen können. Als Folge davon müssen mehr als zwanzig Prozent der Stents ersetzt werden. Zwar wurden in den vergangenen Jahren wirkstoffbeschichtete Implantate entwickelt, die diesem Prozess entgegenwirken sollen, ihr Erfolg war jedoch nicht so durchschlagend wie erwartet.

Anstatt die Reaktion des Körpers auf die fremden Materialien zu bekämpfen, entschieden sich Haberstroh und Webster nun, diese verträglicher zu machen. Ihr Vorbild dabei war die Struktur eines natürlichen Blutgefäßes, bei dem ein Ring aus Muskelzellen eine feine Zellschicht namens Endothel umgibt, die das Innere auskleidet und mikroskopisch kleine Unebenheiten aufweist. Tatsächlich beobachteten die Forscher, dass sich die Endothelzellen sehr viel bereitwilliger auf Materialien mit ähnlichen Unebenheiten ansiedelten als auf den herkömmlichen glatten Oberflächen. Der Vorteil: Waren die Implantate einmal von Endothelzellen bedeckt, verhielten sich die Muskelzellen der Gefäße genauso, als hätten sie natürliches Gewebe vor sich und unterließen die unerwünschte Überwucherung.

Der Effekt fand sich sowohl bei Kunststoff als auch bei Titan, zeigten weitere Experimente. Die Wissenschaftler wollen ihre strukturierten Implantate nun im Tierversuch testen. Sollte sich der Einfluss der veränderten Oberfläche auch dort bestätigen, müssten die Stents sehr viel schneller in die Blutgefäße integriert werden und würden daher weniger Immunreaktionen provozieren und auch länger halten, glauben die Forscher.

Mitteilung der Brown University, Providence Originalarbeiten: Derick C. Miller (Purdue University, West Lafayette) et al.: Journal of Biomedical Materials Research 80A, DOI: 10.1002/jbm.a.31093 Saba Choudhary (Purdue University, West Lafayette) et al.: Tissue Engineering, Online-Vorabveröffentlichung ddp/wissenschaft.de ? Ilka Lehnen-Beyel
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