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Forschungsverbund für Biomaterialien wird fortgesetzt

12.04.2000 - (idw) Bayerische Julius-Maximilians-Universität Würzburg

Der Bayerische Forschungsverbund für Biomaterialien (FORBIOMAT) ist mit Beginn des Jahres 2000 in seine zweite Förderperiode eingetreten: Ziel des aus der High Tech-Offensive des Freistaates geförderten Programms ist die Entwicklung von Technologien für Werkstoffe und das Design von Implantaten.

Das Thema von FORBIOMAT II: "Strukturierung und/oder Funktionalisierung von Werkstoffen für Medizinprodukte zur Langzeitanwendung im menschlichen Körper". Im Rahmen dieses Forschungsverbundes sollen Kooperationen geschaffen werden zwischen Instituten und Kliniken bayerischer Hochschulen sowie kleineren und mittleren Unternehmen, die Produkte der Implantologie auf dem Markt haben oder marktfähig machen. Die Initiative schließt Unternehmen deutschlandweit ein und erlaubt auch internationale Kooperationen.

Der Hintergrund für diese Art der Zusammenarbeit: Die Infrastruktur kleiner und mittelständischer Firmen lässt eine anwendungsorientierte Grundlagenforschung - Voraussetzung dafür sind Kenntnisse und Erfahrungen aus den unterschiedlichsten naturwissenschaftlichen Disziplinen und aus der klinischen und molekularbiologischen Medizin - aus Kostengründen häufig nicht zu. Andererseits verfügt Bayern über Universitäten und Fachhochschulen mit werkstoffwissenschaftlichen Kompetenzen und über Institute und Kliniken, welche die Anforderungen an Werkstoffe in der Medizin kennen und die Erfahrungen im Design von so genannten Biomaterialien besitzen.

Die Forschungs- und Entwicklungsarbeiten von FORBIOMAT erstrecken sich von der physikalischen Bewertung von Kunststoffen, Metallen und Keramiken über die physikalische, chemische und biologische Veränderung von Werkstoffoberflächen bis hin zur zellbiologischen, vorklinischen Prüfung dieser Materialien. Sprecher des Verbundes ist Prof. Dr.-Ing. Roger Thull, Inhaber des Lehrstuhls für Experimentelle Zahnheilkunde an der Universität Würzburg. Kontaktadresse: Pleicherwall 2, 97070 Würzburg, T (0931) 201-7352, Fax (0931) 201-7350, E-Mail:
rthezm@mail.uni-wuerzburg.de

Seit 1. April 2000 bearbeitet Dr. Jörn Probst als hauptamtlicher Geschäftsführer die FORBIOMAT-Kontaktbörse zwischen Hochschule und Industrie. Er ist zu erreichen unter: FORBIOMAT-Geschäftsstelle, c/o Lehrstuhl für Experimentelle Zahnheilkunde der Universität Würzburg, Pleicherwall 2, 97070 Würzburg, T (0931) 201-7369, Fax (0931) 201-7350, E-Mail:
j_probst@gmz.de

Wettbewerbsfähige Medizinprodukte zum Ersatz verloren gegangener Körperfunktionen im Herz-Kreislaufsystem sowie im Haltungs- und Bewegungsapparat und im Kiefer des Menschen setzen Werkstoffe voraus, die, weitaus mehr als bisher geschehen, an den Anwendungsort und die Funktion angepasst sind. Wichtige Anforderungen an die Körperverträglichkeit wurden erst durch die Ergebnisse molekularbiologischer Forschungen offensichtlich und von Physikern, Chemikern, Werkstoffwissenschaftlern und Biologen in neue Verbundwerkstoffe umgesetzt.

Das komplexe biologische Umfeld und die ortsabhängige Zusammensetzung der Körperflüssigkeiten machen es unmöglich, dass ein einziger Werkstoff beispielsweise für Stents im Blutkreislauf ebenso gut geeignet ist wie für künstliche Gelenke oder Zahnimplantate. Dies gilt selbst für Titan, das nahezu für alle Implantate als Werkstoff der Wahl galt, wenn mechanische Festigkeit und Biokompatibilität gleichzeitig gefragt waren.

Doch ebenso wie die auf das Implantat wirkenden mechanischen Kräfte sind auch die Anforderungen an die Biokompatibilität je nach Anwendungsort unterschiedlich. Werkstoffe für Fixierungselemente von Gelenkimplantaten müssen geeignet sein, lasttragende Zellen kontaktnah an die Oberfläche heranwachsen zu lassen. Oberflächen für Implantate im Blutkreislauf dürfen nur vernachlässigbare Wechselwirkungen zu Blutbestandteilen aufweisen.

Füllungswerkstoffe der Zahnheilkunde, die dem Milieu der Mundhöhle ausgesetzt sind, sollen die Ablagerung von Plaque verhindern. Zusammengefasst bedeutet dies, dass die Biokompatibilität keine absolute, sondern eine relative Eigenschaft eines Werkstoffs darstellt, die das Milieu des Einsatzortes, die Funktion, die Funktionszeit und die Konstruktion des jeweiligen Bauteils berücksichtigt.

Die Biokompatibilität, also biologische Verträglichkeit und mechanische Funktionstüchtigkeit zusammen genommen, geht überwiegend von der Oberfläche aus. Das zeigen klinische Erfahrungen aus Kardiologie, Orthopädie und Zahnheilkunde laut Prof. Thull immer wieder aufs Neue. Diesen Anforderungen werden Verbundwerkstoffe gerecht, welche die Oberflächeneigenschaften unabhängig von denen des Volumens gestalten. Daneben stehen Verbundwerkstoffe, welche die Modifikation im Volumen eingearbeitet enthalten. In diese Richtung zielen die Projekte von FORBIOMAT II.

FORBIOMAT II: Projektbereiche und -themen

Kardiologie:
Verbesserung des Langzeitverhaltens von textilen Implantaten und anderen Biomaterialien auf Kunststoffbasis durch plasmaaktivierte chemische Gasphasenabscheidung (PACVD). Projektleitung: Prof. Dr. Dietrich E. Birnbaum, Klinik und Poliklinik für Herz-, Thorax- und herznahe Gefäßchirurgie, Klinikum der Universität Regensburg.

Entwicklung und Herstellung oberflächenmodifizierter, kardialer Stents zur Verbesserung von Biokompatibilität und Funktion (kardialer Stent). Projektleitung: Prof. Dr.-Ing. Roger Thull, Abteilung für Experimentelle Zahnmedizin, Universität Würzburg. Außer ihrem eigenen Projekt bearbeitet diese Abteilung auch Teilaspekte anderer Vorhaben, die sich auf Oberflächenmodifikationen von Werkstoffen beziehen.

Orthopädie:
Anti-infektiöse bzw. bakteriostatische Beschichtung zementfreier Endoprothesen. Projektleitung: PD Dr. A. Stemberger und Dr. W. Mittelmeier, Institut für Experimentelle Chirurgie, Technische Universität München.

Verbesserung der Implantat-Biokompatibilität durch Beschichtung von Edelstahlimplantaten mit Tantaloxid und einer verzögert abbaubaren Kollagenstrukur. Projektleitung: Prof. Dr. M. Nerlich, Abteilung für Unfallchirurgie, Klinikum der Universität Regensburg.

Entwicklung von diamantbeschichteten femuralen Gleitflächen für Kniegelenkendoprothesen. Projektleitung: Prof. Dr.-Ing. R. F. Singer, Lehrstuhl für Werkstoffkunde und Technologie der Metalle, Universität Erlangen-Nürnberg.

Zahnheilkunde:

Plaqueabweisende Dentalwerkstoffe. Projektleitung: Prof. Dr. Gottfried Schmalz, Poliklinik für Zahnerhaltung und Parodontologie, Klinikum der Universität Regensburg.

Allergologie:
Allergologisch-immunologische Aspekte der Oberflächen-Optimierung von Werkstoffen zur Langzeitanwendung im menschlichen Körper. Projektleitung: PD Dr. P. Thomas, Dermatologische Klinik und Poliklinik, Universität München.
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