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FH Münster: Prüfkonzept für neue Art der Implantatbeschichtung im Labor für Werkstofftechnik entwickelt

(c)FH Münster/Frederik Tebbe

Wenn einem Menschen eine Prothese eingesetzt wird, beginnt im Körper ein Wettrennen: Körpereigene Zellen sorgen dafür, dass das Implantat angenommen wird – gelangen jedoch zuerst Bakterien auf die Prothesenoberfläche, führt dies zu einer Infektion und in Folge dessen oftmals zu einer weiteren Operation. Um dieses sogenannte „Race for Surface“ zugunsten der Patient*innen zu entscheiden, arbeiten Medizintechniker*innen daran, mit speziellen Beschichtungen Infektionen zu verhindern. So auch Dr. Dr. Martin Schulze am Universitätsklinikum Münster (UKM). Er und sein Team wollen mit einem neuen Schichten-System die Beschaffenheit von Prothesen verbessern.

„Race for Surface“

Unterstützung erfahren sie dazu vom Fachbereich Maschinenbau der FH Münster: In seiner Masterarbeit hat Student Julian Hasselmann ein Prüfkonzept zur mechanischen Charakterisierung dieses neuartigen Beschichtungssystems entwickelt.

„Es existieren bereits Implantatbeschichtungen, die mit anti-infektiv wirkenden Stoffen versetzt sind“, erklärt Hasselmann. Doch die Geschwindigkeit, mit der sie im Körper freigesetzt werden, sei für bisherige Entwicklungen problematisch: Erst werde zu viel davon freigesetzt, und dann zu wenig, sodass die wirksame Dosis nicht mehr ausreichend ist und zu Resistenzen der Bakterien führen kann. „Und die Geschwindigkeit der Freisetzung ist schwer zu steuern“, so Hasselmann.

Wirkstoffe kontrolliert freisetzen

Das neue System aus dem UKM ermöglicht genau diese zielgerichtete Steuerung der Geschwindigkeit, und dies kann helfen, Infektionen zu bekämpfen und einer potenziell gefährlichen, weiteren OP vorzubeugen. Mit Prof. Gosheger hat das Forscherteam ein erfahrenes Mitglied. Er entwickelte schon in der Vergangenheit eine Silberbeschichtung für Prothesen, welche bereits eine deutliche Senkung der Infektraten ermöglichte. Das neue System soll diese weiter reduzieren und das Risiko für wiederholte Operationen senken. Bevor es zugelassen werden kann, muss das System aber mechanisch und mikrobiologisch getestet werden.

Also wandte sich Schulze an die FH Münster und den Fachbereich Maschinenbau auf dem Campus Steinfurt. Dr. Jochen Kurzynski vom Labor für Werkstofftechnik schrieb die Aufgabe daraufhin als Thema für eine Masterarbeit aus. Hasselmann sprach die Herausforderung gleich an. Und so widmete er sich der mechanischen Testung der Beschichtung, untersuchte sie auf ihre Beschaffenheit, Struktur, Festigkeit und bio-tribokorrosiven Eigenschaften.

Komplett neues System erfordert neue Prüfnormen

Es gab da jedoch eine große Schwierigkeit, sagt der Student: „Weil es sich um ein komplett neues Beschichtungssystem handelt, das sich noch in Entwicklung befindet, gibt es aktuell keine ganzheitlichen Prüfnormen dafür.“ Also führte Hasselmann eine umfangreiche Literaturrecherche durch. Auf dieser Grundlage entwickelte er ein Prüfkonzept und führte es durch. Die Proben bearbeitete er im Labor für Werkstofftechnik, das ihm mit Rat und Tat zur Seite stand und etwa auch den Blick durchs Rasterelektronenmikroskop gewährte, um die Beschichtungen zu analysieren.

Sich da reinzuarbeiten, sei zunächst nicht leicht gewesen, sagt Hasselmann – doch es habe sich gelohnt. „Ich dachte nie, dass ich mal mit Medizintechnik zu tun haben würde. Aber jetzt finde ich es super, dass ich durch mein Studium und meine Masterarbeit Menschen helfen kann.“ Und er bekommt Gelegenheit, sich auch nach der Abschlussarbeit mit dem Thema zu beschäftigen: Seit dem 1. April arbeitet Hasselmann am UKM und begleitet das Projekt weiterhin als wissenschaftlicher Mitarbeiter.

Julian Hasselmann untersucht die Probe am Rasterelektronenmikroskop im Labor für Werkstofftechnik auf dem Steinfurter Campus der FH Münster.
Quelle: FH Münster Implantologie Interdisziplinär Bunte Welt

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