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Bereits in der Antike gehörten diverse Werkstoffe zu den wichtigsten Hilfsmitteln der Ärzte. Auf diese Weise zieht sich der Einsatz von Materialien geradezu wie ein roter Faden durch die Geschichte der Medizin. Ungeachtet einer großen Vielzahl von historischen Anwendungsbeispielen lösten jedoch erst die Erkenntnisse der modernen Medizin einen stetig wachsenden Innovationsdruck auf die Werkstofforschung aus.
So verlangen die neuen Behandlungs- und Diagnosemethoden, über die die Medizin heutzutage verfügt, permanent nach neuen Materialien. In vielen Fällen sind Werkstoffe nicht nur Hilfsmittel, sondern vielfach auch der Auslöser für medizintechnische Innovationen, wenn man sich beispielsweise die zahlreichen Anwendungen für biokompatible Implantate vor Augen hält.
Die Einsatzmöglichkeiten von Werkstoffen in der Medizin sind inzwischen kaum überschaubar geworden, und ein Ende dieses Booms läßt sich nicht erkennen. Ähnliches gilt für das Spektrum von Werkstoffen: Spezialmetalle und neuartige Beschichtungen kommen heute ebenso zum Einsatz wie biokompatible Keramiken oder maßgeschneiderte Polymere.
Die aktuellen Trends auf diesem hochinnovativen Sektor der Werkstofforschung und -entwicklung werden auf der von der Messe München vom 27. - 30. September veranstalteten MATERIALICA 1999, der 2. Internationalen Fachmesse für innovative Werkstoffe, Verfahren und Anwendungen, von namhaften Unternehmen und Forschungseinrichtungen vorgestellt.
Beispiele für die vielfältigen Anwendungen von Werkstoffen in der Medizin liefern u.a. Unternehmen wie "CeramTec", "Haldenwanger", "Goodfellow" oder die "GfE Metalle und Materialien GmbH".
Im Fokus der laufenden Entwicklungen stehen unter anderem keramische Hüftgelenkprothesen. Die Erfolgsgeschichte dieser Hochleistungskeramiken begann im Jahre 1974, als Professor Mittelmeier an der Universitätsklinik in Homburg an der Saar das erste künstliche Hüftgelenk mit einem Kugelkopf aus einer auf Aluminiumoxid basierenden Biokeramik implantierte. Seitdem haben sich solche Kugelköpfe mit über 2 Millionen Implantationen zur weltweit erfolgreichsten keramischen Prothesenkomponente entwickelt.
Den neuesten Stand der Entwicklung repräsentieren Kugelköpfe und Pfannen auf der Basis hochreiner Aluminiumoxid-sowie Kugelköpfe aus Zirkoniumoxidkeramiken. Diese Neuentwicklungen verfügen erstmals über ein optimiertes Gefüge, dessen Belastbarkeitsgrenze um ein Vielfaches über dem der physiologischen Extrembelastungen liegt. Dadurch bieten diese Werkstoffe dem Patienten ein erhöhtes Maß an Sicherheit. Da die verwendeten Werkstoffe biologisch vollkommen inert sind, verfügen Sie auch über eine hervorragende Gewebeverträglichkeit.
Allerdings sind in der Implantatmedizin nicht nur inerte Konstruktionskeramiken erwünscht. Zu den großen Herausforderungen der Werkstofforschung gehört die Entwicklung bioaktiver, knochenfreundlicher Keramiken. So stellte das Anwachsverhalten insbesondere im Zusammenhang mit der Rekonstruktion von Knochen die Implantatmedizin in der Vergangenheit oft vor große Probleme. Ein entscheidender Durchbruch gelang mit der Entwicklung bioaktiver Hydroxylapatit-Keramiken, die heutzutage als Granulat oder als Formkörper erfolgreich zur Rekonstruktion von Knochendefekten eingesetzt werden.
Mit Hilfe spezieller Beschichtungen wird das Anwachsen des Knochens gefördert und die Langzeitstabilität des Implantats gefördert. Aus Hydroxylapatit-Keramik lassen sich auch künstliche Zähne anfertigen. Da das Implantat mit dem Kieferknochen eine natürliche Verbindung eingeht und vom körpereigenen Abwehrsystem problemlos akzeptiert wird, kann inzwischen eine Stabilität erreicht werden, die an die eines normal gewachsenen Zahnes heranreicht.
Ganz ähnlich ist auch der Anwendungsbereich von Kunststoffen in der Medizin in den vergangenen Jahren stark gewachsen. Dabei darf allerdings nicht übersehen werden, daß die heute zur Verfügung stehende Palette von kommerziellen, biomedizinisch anwendbaren Polymeren - insbesondere bei den resorbierbaren Materialien - immer noch überschaubar ist und im Hinblick auf die Anforderungen der Zukunft ein beträchtlicher Innovationsbedarf besteht.
Eine neue Klasse von Polymeren, deren Eigenschaften sich innerhalb eines weiten Bereiches gezielt beeinflussen lassen, wurde kürzlich am Institut für Polymere der Universität Zürich in Zusammenarbeit mit der Forschungsabteilung für Chirurgie am Universitätsspital Zürich entwickelt. Hierbei handelt es sich um biologisch abbaubare Polyesterurethane, deren Abbaugeschwindigkeit sich über die Variation der chemischen Zusammensetzung bedarfsgerecht regulieren läßt. Damit eröffnen sich dieser Klasse natürlich abbaubarer Polymere zahlreiche medizinische Einsatzmöglichkeiten. Das Spektrum reicht vom Knochen- und Knorpelersatz bis hin zu den sogenannten "controlled drug release"-Systemen, bei denen die Freisetzung von Wirkstoffen im Rahmen einer optimierten Therapie bedarfsgerecht erfolgt.
Einige Metalle wiederum haben sich als "Evergreens" unter den Werkstoffen in der Medizin bewährt. Dazu gehört zweifelsohne Titan, ein Metall, das als absolut körperverträgliches Material sowohl in Hüftgelenkprothesen als auch in künstlichen Herzklappen zum Einsatz gelangt. Das Metall eignet sich auch hervorragend als Basismaterial für eine Vielzahl chirurgischer Instrumente, wobei besonders beanspruchte Teile neuerdings mit einem Verschleißschutz ausgestattet werden. Bei diesem handelt es sich um hauchdünne Schichten aus Diamant, die aus der Gasphase heraus auf die Metalloberfläche aufgedampft (Chemical Vapor Deposition) werden.
Sogar in Bereichen, die auf den ersten Blick überhaupt nicht "werkstofftypisch" anmuten, nehmen neue Materialien oftmals hinter den Kulissen eine Schlüsselrolle ein. Ein Beispiel hierfür ist der sogenannte Lithotriptor. Bei dem allgemein als Nierenstein-Zertrümmerer gekannten Gerät wird der schmerzfreie und unblutige Eingriff durch Ultraschall-Schockwellen ermöglicht. Erzeugt werden diese Schockwellen durch eine junge Klasse von Werkstoffen - den sogenannten piezoelektrischen Keramiken.
Ansprechpartner für die Presse:
Dr. Rudolf Huber
Pressereferat MATERIALICA
Tel. 089-94920670
Fax 089-20679
Email: huberr@messe-muenchen.de
Weitere Informationen zur MATERIALICA 1999 über:
http://www.materialica.de
Criteria of this press release:
Electrical engineering, Energy, Information technology, Materials sciences, Mechanical engineering, Medicine, Nutrition / healthcare / nursing
transregional, national
Miscellaneous scientific news/publications, Scientific conferences
German
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