Wissenschaftler behaupten, die in medizinischen Geräten verwendeten intelligenten Werkstoffe sind sicher

Entgegen der weit verbreiteten Meinung sind moderne technologische Werkstoffe, wie beispielsweise Formgedächtnislegierungen (FGL), die verstärkt in einer Vielzahl von Medizingeräten und Implantaten eingesetzt werden, vollständig biokompatibel und sollten keine Gesundheitsprobl...

Entgegen der weit verbreiteten Meinung sind moderne technologische Werkstoffe, wie beispielsweise Formgedächtnislegierungen (FGL), die verstärkt in einer Vielzahl von Medizingeräten und Implantaten eingesetzt werden, vollständig biokompatibel und sollten keine Gesundheitsprobleme verursachen, so ein Team europäischer Wissenschaftler. Formgedächtnislegierungen werden bevorzugt verwendet, da sie sich biegen und in eine Körperöffnung hineindrücken lassen und dann wieder ihre ursprüngliche Arbeitsform annehmen. Jedoch wurden Bedenken hinsichtlich der Toxizität von FGL geäußert, die oftmals Nickel oder Kupfer enthalten. Die Ergebnisse der Studie wurden im International Journal of Immunological Studies veröffentlicht.

FGL werden häufig in medizinischen Implantaten, Führungsdrähten für Katheter, Blutgefäßstents, Filtern und Aktoren verwendet. Trotz vorheriger Tests, in denen ihre vollständige Biokompatibilität unter Beweis gestellt wurde, sind viele Menschen immer noch besorgt darüber, ob diese Technologie die Gesundheit des Patienten beeinträchtigt. Forscher von der Universität Maribor in Slowenien, der Montanuniversität Leoben in Österreich und der Medizinischen Militärakademie in Belgrad in Serbien legen jetzt nahe, dass sich Patienten mit dem Wissen, dass FGL aus Kupfer-Aluminium-Nickel (Cu-Al-Ni) und Nickel-Titan (Ni-Ti) den Körper nicht schädigen und auch keinen Zelltod verursachen, beruhigt zurücklehnen können.

FGL gehören zu einer Gruppe funktioneller, intelligenter Werkstoffe, deren einzigartige Eigenschaft darin besteht, dass sie sich an die Form "erinnern", die sie vor ihrer pseudoplastischen Verformung hatten. "Ein derartiger Effekt basiert auf einer kristallografisch reversiblen thermoelastischen, martensitischen Umwandlung", sagen die Forscher und fügen hinzu, dass "Nickel-Titan-FGL (Ni-Ti) am ausführlichsten untersucht wurden und in der Biomedizin Anwendung finden, da sie außerordentlich flexibel sind und ein Verformungsverhalten an den Tag legen, das dem von lebendem Gewebe ähnelt."

"FGL auf Kupferbasis, insbesondere Cu-Al-Ni und Cu-Al-Mn, sind ebenfalls handelsüblich, aber ihre biomedizinische Anwendung wurde noch nicht umfassend untersucht", erklären die Wissenschaftler. Das Team räumte ein, dass Cu-Al-Ni-Legierungen deutlich billiger seien als Ni-Ti-Legierungen. Gegenwärtig sind sie die einzige Option, wenn hohe Umwandlungstemperaturen erforderlich sind, da "die Umwandlungstemperaturen von Ni-Ti-Legierungen in Bereichen von 200°C und 120°C angepasst werden können, während die üblichen Temperaturen der martensitischen Umformung von Cu-Al-Ni-Legierungen je nach Aluminium- und Nickelgehalt zwischen -200°C und 200°C liegen können".

Rebeka Rudolf von der Universität Maribor und ihre Kollegen verwendete Immunsystemzellen und menschliche mononukleäre Zellen des peripheren Blutes, um die relative Sicherheit dieser Produkte zu beweisen.

Die Forscher bereiteten im Schmelzspinnverfahren FGL-Proben in Form dünner Bänder vor und kultivierten mononukleäre Zellen des peripheren Blutes von 20 Spendern in einer Lösung mit einem Cu-Al-Ni-FGL. Sie konnten in 18 von 20 Testkulturen keine wesentlichen Veränderungen bei der Produktion von Mediatoren des Immunsystems, den sogenannten Zytokinen, feststellen. Bei zwei der Spenderzellen war jedoch eine deutliche Immunreaktion zu beobachten, die leicht daran zu erkennen war, dass von den Zellen inflammatorische Zytokine freigesetzt wurden.

Dem Team zufolge könnte sein Test der Ärzteschaft eine schnelle und einfache Möglichkeit zum Testen potenzieller Patienten auf deren Biokompatibilität gegenüber einer bestimmten Anwendung an die Hand geben. "Das ist der erste Bericht, der den Einfluss von schmelzgesponnenen FGL-Bändern auf menschliche Zellen zeigt", bemerken die Wissenschaftler. "Durch die Verwendung eines einfachen Screening-Tests sollte es möglich sein, diejenigen Personen zu identifizieren, die eine Entzündungsreaktion beim Kontakt mit einem Biomaterial entwickeln könnten, und auf diese Weise vor der Implantation unerwünschte Reaktionen vorherzusagen."

Länder

Österreich, Serbien, Slowenien