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08.01.07 Bioresorbierbare Stents aus Magnesium

Speziallegierungen der ETH-Metallforschung

Magnesium gegen Infarkte

Die Tage der Stahl-Stents sind wohl gezählt. Bald werden solche aus bioresorbierbaren Magnesiumlegierungen auf den Markt kommen und verstopfte Herzarterien freihalten. Unter anderem dank Materialforschern der ETH.

Peter Rüegg (ETHZ)

Abb. 1: Fünf Milligramm Magnesium retten ein Menschenleben: bioresorbierbarer Stent
Quelle: Biotronik

Ende der 70er Jahre wurde am Universitätsspital Zürich eine revolutionäre Methode zur Behandlung von Herzinfarkten entwickelt. Mit einem Ballon öffneten Chirurgen verschlossene Herzkranzgefässe, um Infarkte zu beheben. Später gelang es, diese Technik der Angioplastie zur Stentangioplastie weiterzuentwickeln. Dabei wird mit einem Katheter ein rohrförmiges Drahtgeflecht, der Stent, über die Leistenarterie in die Blutbahn eingeführt, in der verstopften Ader platziert und durch einen Ballon aufgespannt. Damit stützt das perforierte Röhrchen das Blutgefäss und verhindert, dass sich dieses wieder verschliesst. Die Stents bestehen aus Stahl oder anderen korrosionsbeständigen Metallen und bleiben lebenslang im Körper. Gelegentlich zum Nachteil des Patienten, da wucherndes Narbengewebe das Herzkranzgefäss im Stentbereich wieder verengen kann.

Kurze statt lange Lebensdauer

Einen völlig neuen Ansatz verfolgt seit kurzem die Medizinaltechnikfirma Biotronik. Stents sollen nicht mehr möglichst lange Bestand haben, sondern sich im Körper abbauen. Statt korrosionsbeständigen Legierungen soll ein bioresorbierbares Metall verwendet werden. Die Strategie ist überzeugend: Das Röhrchen bleibt nur so lange im Körper, bis es seine Arbeit getan hat; es wird langsam abgebaut und vom Organismus aufgenommen. Nach sechs bis zwölf Monaten soll das Implantat vollkommen verschwunden sein.

Für solche bioresorbierbaren Stents entwickelt das Laboratorium für Metallphysik und Technologie (LMPT) der ETH Zürich in Zusammenarbeit mit Biotronik nun neue Legierungen. Die Materialwissenschaftler stellten zu Beginn des Projekts eine Reihe von Anforderungen an den Werkstoff. „Der Körper muss alle Legierungselemente gut vertragen, die Abbaugeschwindigkeit des Materials muss einstellbar sein und es muss sowohl gut verformbar sein als auch eine hohe Festigkeit aufweisen, damit es das Blutgefäss stützen kann“, sagen die Professoren Peter Uggowitzer und Jörg Löffler vom LMPT, die an der ETH das Projekt leiten. Damit kam für die Forscher nur Magnesium in Frage.

Geburtsfehler von Magnesium beheben

Dieses Material habe allerdings zwei Geburtsfehler, so Uggowitzer. Wegen seiner hexagonalen Kristallstruktur lässt sich Magnesium schlecht verformen, und das Metall reagiert leicht mit anderen Stoffen, korrodiert also rasch. Zu rasch, um seine Arbeit als Stent optimal zu verrichten.

Durch eine gezielte Auswahl von weiteren speziellen Elementen, die dem Magnesium beigefügt wurden, ist es Uggowitzers Doktorandin Anja Hänzi gelungen, die Makel von Magnesium weitgehend zu beheben.

Nach dem Konzept des Mikrolegierens, das auf thermodynamischen Berechnungen basiert, werden Legierungselemente nur in „homöopathischer“ Dosis zugesetzt. Diese Elemente verändern die Mikrostruktur so, dass die Metallmischung die hohen Anforderungen erfüllt. Unter anderem bilden sich in der festen Form der Legierung nur sehr kleine Körner, was die Verformbarkeit des Materials, die Duktilität, signifikant erhöht. Die spezielle Mischung bringt es auch mit sich, dass der Werkstoff langsamer und kontrollierter korrodiert als reines Magnesium oder konventionelle Magnesiumlegierungen.

Zusammensetztung bereits patentiert

Über die genaue Zusammensetzung der Legierung möchte Uggowitzer keine Angaben machen. Sie ist zwar bereits zum Patent angemeldet, soll aber zum jetzigen Zeitpunkt noch nicht kommuniziert werden. Sobald die klinischen Tests abgeschlossen sind, will die Firma Biotronik die Magnesium-Stents auf den Markt bringen. Das Potenzial ist gross. Rund fünf Millionen Stents werden weltweit jährlich eingesetzt, das Stück zu etwa 1000 Franken.

Die Zusammenarbeit mit der Industrie lohnt sich für die ETH Zürich und die beteiligten Forscherinnen und Forscher bei diesem Projekt ganz besonders. Die Lücke zwischen Grundlagenforschung und Anwendung sei hier sehr klein, der Übertrag in die Praxis leichter als zum Beispiel bei grosstechnischen Anwendungen in Transport und Verkehr, wo die neuen Magnesiumlegierungen ebenfalls auf grosses Interesse stossen, stellt Peter Uggowitzer fest. „Es ist für einen Forscher eine enorme Motivation und Befriedigung zugleich, so unmittelbar etwas zum Wohl der Menschheit beitragen zu können“, sagt er.

Quelle:

ETH Life

Bitte zitieren Sie die Seite wie folgt:

Bioresorbierbare Stents aus Magnesium
(URL: http://www.organische-chemie.ch/chemie/2007jan/stents.shtm)

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