R1: Magnesiumdegradation

Entwicklung von biokompatiblen Magnesiumlegierungen und Untersuchung von deren Degradationsverhalten

Im Teilprojekt R1 konnten verschiedene Magnesiumlegierungssysteme hinsichtlich ihrer Verarbeitbarkeit, ihrer Korrosionsbeständigkeit sowie ihrer mechanischen Festigkeit untersucht werden. Die Festigkeit konnte insbesondere durch den Einsatz einer Strangpresse und den damit verbundenen kornfeinenden Effekt optimiert werden. Qualitative und quantitative Analysen der Korrosionsprodukte wurden generell an der Applikation „Nasennebenhöhlenstent“ durchgeführt, welcher seine Anwendung innerhalb der operativen Therapie der Sinusitis finden soll. Ex vivo Untersuchungen wurden hierbei insbesondere am Modell des isoliert perfundierten bovinen Euters durchgeführt um biologisch adäquate Degradationsbedingungen zu schaffen und lokale Gewebsreaktionen zu untersuchen. Murine Fibroblasten (L 929) und Keratinozyten (MSC-P5) wurden nach Kontakt mit Legierungselementen hinsichtlich ihrer Vitalitäts- und Proliferationsbeeinflussung untersucht. Zudem wurden porcine Nasenepithelzellen zur Biokompatibiltätsprüfung von Degradationsmedien herangezogen. Kontrollstents und Mg-Stents wurden dem Versuchstier (Minipig) über einen frontomedialen Zugang implantiert. Nach Euthanasieren der Tiere wurde der Nasennebenhöhlenblock entnommen zur Darstellung und Analyse des Implantats sowie der histologischen Untersuchung des angrenzenden Gewebes. Hierbei zeigte sich eine generelle Eignung des Mg-Stents zur Offenhaltung eines Ostiums nach einer Nasennebenhöhlenoperation. Die Legierung MgNd2 stellt sich hierbei mit einer vergleichsweise hohen Bruchdehnung bei gleichzeitig mäßiger Korrosion als für die Applikation geeignet dar. Ebenfalls konnten Legierungen für die übrigen R-Projekte entwickelt werden, die den jeweiligen Anforderungen (z.B. hohe Steifigkeiten in R6, hohe Dauerfestigkeit in R7) gerecht werden.

Die im Rahmen des Teilprojektes entwickelten Legierungen für degradable Implantate auf Magnesiumbasis werden weiter dem geplanten Gewebeeinsatz angepasst und optimiert. Dabei werden sowohl Implantatwerkstoffe für den Hartgewebeeinsatz mit hoher Festigkeit als auch für den Weichgewebeeinsatz mit hoher Duktilität weiter dem Implantationsort und dem medizinischen erforderlichen Degradationsverlauf durch verschiedene Beschichtungen und die Variation der Werkstoffzusammensetzung eingestellt. Die Implantate werden in in vitro und ex vivo Testsystemen auf Biokompatibilität geprüft und in in vivo Systeme hinsichtlich ihrer klinischen Wertigkeit getestet Als Applikation werden Stents für die Nasennebenhöhlen hergestellt.