Projektbereich Dauerhafte Implantate (D)

Dauerimplantate sind für den dauerhaften Ersatz ausgefallener Organfunktionen im Einsatz. Neben den geforderten mechanischen Eigenschaften wie Dauerstabilität, Anpassung an die elastischen Eigenschaften z. B. des Knochens oder die Lagestabilität z. B. bei Gehörknöchelchenprothesen oder innerhalb des auditorischen Systems spielen vor allem die Oberflächeneigenschaften eine entscheidende Rolle. Darüber werden wesentlich die lokalen Zell- und Gewebsreaktionen im Implantatlager bestimmt und gesteuert. Die in der zweiten Förderperiode gewonnenen Ergebnisse hinsichtlich der Funktionalisierung mit physikalischen, chemischen, biochemischen und zellulären Methoden werden gezielt auf das Gesamtimplantatsystem mit spezifischem medizinischen Anwendungsbereichübertragen.

 

D1: Funktionalisierte Mittelohrprothesen

Das Teilprojekt D1 betreibt die systematische Neuentwicklung von Gehörknöchelchenprothesen mit einstellbarer Funktionalität, Design und Biokompatibilität für eine verbesserte Funktionswiederherstelleung des Mittelohres. Im Vordergrund der nächsten Antragsperiode steht die gezielte Gestaltung der Oberfläche zum Anwachsen ortständiger Gewebearten, die Infektionsprophylaxe durch „Local Drug Delivery“ sowie die Integration von Federelementen zur Anpassung an atmosphärische Druckschwankungen und an postoperative Änderungen der anatomischen Verhältnisse.

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D2: Nerven-Elektroden-Interaktion

Das Projekt D2 greift das universelle Problem der Elektroden-Nerven-Schnittstelle und damit dem Aufbau einer künstlichen Synapse auf. Ziel ist es, geeignete Aufwachsbedingungen für neuronale Zellen sowohl innerhalb des Innenohres als auch des zentralen auditorischen Systems zu schaffen und gleichzeitig die stets vorhandene Bindegewebs- bzw. -Gliazellreaktion an der Implantatoberfläche zu verhindern, um somit eine spezifische Neuron-Elektrodenkontaktverbindung herzustellen. Dieses Projekt ist beispielhaft für die systematische Oberflächenfunktionalisierung und greift in diesem Zusammenhang auch die Präimplantationsbesiedlung (Biologisierung) mit genetisch programmierten Zellen zur Erzielung der oben genannten biologischen Effekte auf.

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D4: Keramikimplantate

Das Projekt D4 ist richtunggebend für die Formgestaltung orthopädischer Implantate für eine optimierte Anpassung an individuelle Gelenkoberflächen. Hier stehen die Entwicklung produktionstechnischer Methoden und die biomechanische Prüfung der Implantatkomponenten zum Aufbau eines vollkeramischen Kniegelenkimplantates im Vordergrund der aktuellen Antragsperiode.

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D6: Totalendoprothesendesign

Das Projekt D6 ist führend für die Simulation geeigneter lasttragender orthopädischer Implantate und die damit einhergehende systematische Entwicklung von funktionsoptimierten Endoprothesen.

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D7: Implantatoberflächen

Das Projekt D7 ist in enger Verwandtschaft mit D2 auf die Optimierung der Gewebsimplantatinteraktion orientiert. Ziel ist das gezielte Aufwachsen von ortsständigem Knochengewebe sowie die Ausbildung eines festen biointegrierten Verbundes zwischen Implantat und Knochengewebe. Der Einsatz des „Local Drug Delivery“ ist dabei exemplarisch für Projekte im SFB (D2, D1).

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D8: Dentale Implantat-Abutments

Projekt D8 greift das komplexe Problem der Biofilmbildung auf Implantatoberflächen auf. Aufgrund der besonderen Situation der Mundhöhle sind hier gezielte Untersuchungen auch im Humanmilieu möglich. Durch gezielte Untersuchungen auch im Humanmilieu möglich. Durch gezielte Modifikation der Oberflächen sowie der Materialien zu Vermeidung von Implantatrissen können verschiedene Implantattypen hinsichtlich der Ausbildung und der Vermeidung eines pathogenen Biofilms eingesetzt werden. Dem Projekt kommt Pilotbedeutung für die Gesamtproblematik der Implantatinfektion zu. Die bisher durchgeführten Arbeiten haben zu zahlreichen methodischen Neuentwicklungen für die Analyse und Bewertung von Biofilmen auf medizinischen Implantaten geführt.

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D 10: Implantate mit variabler Steifigkeit

Das Projekt D10 ist beispielhaft für ein intelligentes Implantat mit variabler Steifigkeit, das sich den sich ändernden biomechanischen Anforderungen an ein Osteosynthesematerial im Laufe der Bruchheilung an. Legierungsentwicklung sowie Implantatdesign sind so weit fortgeschritten, dass eine In-Vivo-Anwendung und damit auch die Ausarbeitung für ein Humandesign in Frage kommen.

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D12: Dentale Keramiken und Komposite

Das Projekt D12 basiert auf Vorarbeiten anderer Projekte und greift das Problem der Spaltentwicklung in Keramikimplantaten auf, die durch die Polymerkomponente vermieden werden sollen. Basierend auf dem Projekt D9 werden hier hybride Materialien eingesetzt, die auch hinsichtlich ihrer Eignung zur Reduktion schädlichen Biofilms untersucht werden. Aufgrund der systematischen Vorarbeiten in Projekt D8 ist die Bearbeitung des Projektes im verbleibenden Förderzeitraum möglich.

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D13: Patientenindividuelle Hüftprothesenpfannen

Das Projekt D13 ist der individuellen Implantatherstellung gewidmet und beschäftigt sich mit medizinisch relevanten Fragestellungen individueller Hüftprothesenpfannen. Bei noch erhaltenem Hüftkopf muss häufig lediglich die Gelenkpfanne durch ein Implantat ersetzt werden. Bisherige Implantate haben leider zu keiner ausreichenden Langzeitstabilität und zu einem zu hohen Materialabrieb geführt. Das Projekt strebt die Entwicklung und Herstellung patientenspezifischer Implantate unter Adaptation geeigneter Methoden der Umformtechnik an. Durch Rückgriff auf Vorarbeiten aus dem Projekt D6 können wesentliche Elemente der Simulation und Berechnung von Gelenkimplantaten Anwendung finden.

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