Medizintechnik

Forscher optimieren Implantate aus Formgedächtnislegierung

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Die geflochtene Struktur der aus Nickel-Titan-Draht hergestellten Stents kann so klein sein, dass sie nur gegen das Licht vom Betrachter zu erkennen ist. Das Geflecht besteht aus abwechselnd über- und untereinander verlaufenden Drähten, die sich zu einem Zickzackmuster zusammenfügen.

Produktionsgeschwindigkeit beim Flechten von Stents soll steigen

Eine Analogie zum Flechtprozess bei der Herstellung der röhrchenförmigen Geflechte ist der „Maitanz“. Auf der Geflechtachse bewegt sich das Drahtsystem spiralförmig im Uhrzeigersinn, während das andere System gegen den Uhrzeigersinn rotiert.

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„Noch ist die Produktionsgeschwindigkeit der Stents beim Flechten relativ langsam. Damit sich das neue Verfahren etabliert, sollte die Geschwindigkeit gesteigert werden“, meint Frotscher zu einem Entwicklungsziel des Flechtverfahrens.

Metallimplantat passt sich Bewegungen des Blutgefäßes an

Die geflochtenen Stents sind flexibel, sodass nahezu beliebige Strukturen, Längen bis 300 mm und kleinere Durchmesser möglich sind. Durch die Querschnittsverringerung der Metallimplantate können kleinere Gefäße behandelt werden.

Auf diese Weise ist es prinzipiell möglich, Gefäße zum Beispiel in der Transplantationsmedizin durch die geflochtenen Stents miteinander zu verbinden. Damit können Mediziner noch kleinere Blutgefäße behandeln und neue Einsatzmöglichkeiten erschließen. Eine weitere Möglichkeit ist die Einflechtung von Drähten aus edlen Elementen zur Verbesserung der Röntgensichtbarkeit.

Wärmebehandlung der Stents aus Nickel-Titan-Legierung bei mehreren Hundert Grad

Den „gedächtnisbildenden“ Schritt durchlaufen die Stents nach dem Flechten. In einem Wärmebehandlungsofen werden die geflochtenen Nickel-Titan-Implantate bei einer Temperatur von mehreren Hundert Grad behandelt und im Wasser abgeschreckt. Der nickelreiche Werkstoff merkt sich dadurch seine Form (sogenanntes Shape Setting) und weist fortan den pseudoelastischen Formgedächtniseffekt auf.

Im Falle der Stents passt sich das Metallimplantat den Bewegungen des Blutgefäßes an. Geflechte aus NiTi werden bereits erfolgreich für bestimmte Gefäßbehandlungen, insbesondere im neurovaskulären Bereich, eingesetzt.

Nickel-Titan-Formgedächtnislegierung darf Menschen nicht schädigen

Die Eigenschaften der Nickel-Titan-Formgedächtnislegierung dürfen keinen negativen Einfluss auf den menschlichen Körper haben. So sollte es nicht zu einer signifikanten Freisetzung von Nickelionen aus den Implantaten kommen, was zu einer allergischen Reaktion führen könnte.

Dazu werden die nach dem Laserverfahren hergestellten Stents typischerweise elektropoliert. Der Stent fungiert bei diesem elektrochemischen Verfahren als Anode und wird in einen perchlorsäurehaltigen Elektrolyt getaucht. So werden die Rauigkeiten der Oberfläche eingeebnet und Fertigungsdefekte, wie zum Beispiel Grate vom Laserschneiden, entfernt. Dadurch entsteht eine blanke und glänzende Metalloberfläche, die nur von einer sich direkt nach dem Prozess bildenden, wenige Nanometer dicken Titandioxidschicht bedeckt wird.

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