Nanotechnologien und Mikroelektronik fördern die Heilung und erstatten Bericht
Man stelle sich vor: Einem Senioren wird nach einem Sturz mit Knochenbruch
ein künstliches Hüftgelenk eingepflanzt. Der Mann leidet an Osteoporose, seine
Angehörigen bangen um seine Genesung. Doch schon zwei Wochen nach der Operation
hat der behandelnde Arzt gute Nachrichten. Die vom Implantat gesendeten Daten zeigen bestes Zellwachstum
auf, verkündet er. Bald werde das Metall fest im Knochengewebe verankert sein.
Ein künstliches Gelenk sendet Daten? Science-Fiction? Nicht wirklich. Die
Entwicklung sogenannter "Smart Implants", die dank modernster Technik
gleichzeitig verschiedene Funktionen übernehmen können, haben in den vergangenen
Jahren enorme Fortschritte gemacht. In Experimenten werden Implantate zunehmend mit Nanotechnologie und
Mikroelektronik ausgerüstet.
An ihren Oberflächen werden mikroskopisch kleine Spezialstrukturen
aufgetragen, die unter anderem zellwachstumsfördernde Substanzen freisetzen oder
beim Auftreten bakterieller Krankheitserreger Antibiotika.
Eingebaute Mikrosensoren dagegen sollen direkt über die Entwicklungen vor Ort
berichten. So wollen Mediziner zukünftig die Heilungsprozesse verfolgen, ohne
dabei von Röntgen- oder anderer externer Messtechnik abhängig zu sein.
Ein Auge auf den Knochen
Wie nehmen die umliegenden Zellen das Implantat
an, wie schnell regenerieren sich die angrenzenden Gewebe, und hat sich das
künstliche Ersatzteil seit seinem Einbau womöglich verschoben? All diese Fragen
sollen "Smart Implants" selbst beantworten können. Günter Lepperdingers
Arbeitsgruppe am Institut für Biomedizinische Altersforschung der ÖAW (siehe
Interview) beteiligt sich an diesen Studien, auch an der Entwicklung des
sogenannten "Bone Eye". Dabei handelt es sich um einen Mikrosensor, der ein
eigenes elektromagnetisches Feld aufbaut und dann registriert, wie sich die
Impedanz, praktisch der Widerstand, innerhalb dieses Feldes in seiner Umgebung
verändert.
Dadurch lässt sich die Neubildung von Knochengewebe am Implantat messen. Die Messdaten gelangen per Funk zum
Ablesegerät des Arztes, der so die Einheilung auf Schritt und Tritt überwachen
kann. Die Verwendung von speziell strukturierten Oberflächen aus Titan fördert
zudem die Integration des künstlichen Materials im Knochengewebe.
Die Bone-Eye-Technologie dürfte nicht nur Patienten zugutekommen. Die
Sensormessungen werden der Wissenschaft auch wertvolle Daten über die
Regeneration von Knochen durch die Aktivität von mesenchymalen Stammzellen
liefern. (deswa/DER STANDARD, Printausgabe, 23.11.2011)
