Hightech-Entwicklungen aus Textil Biokompatible und smarte Fasern für die Medizin - medizin&technik - Ingenieurwissen für die Medizintechnik

Hightech-Entwicklungen aus Textil

Biokompatible und smarte Fasern für die Medizin

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Hightech aus Textil | An der Schnittstelle zwischen Textilindustrie und Gesundheitswirtschaft entstehen künftig Hightech-„Ersatzteile“, patientenangepasste Rehabilitations-Technik und Funktionstextilien mit Notfallalarmierung für ältere Menschen.
Michael JäneckeMesse Frankfurt
Textilien haben in der Medizin schon lange gute Dienste geleistet, aber was ist von Hightech-Fäden 2020 zu erwarten? „Vor allem gute Körperverträglichkeit, einstellbare Eigenschaften bei Festigkeit und Resorbierbarkeit und zum Teil neuartige Produkte“, sagt Dr. Klaus Jansen vom Berliner Forschungskuratorium Textil e.V., der Dachmarke der deutschen Textilforschung. Neues erwartet Jansen bei Implantaten oder Therapiehilfen, die auf den Patienten individuell angepasst sind. Als weitere Produkte, mit denen zu rechnen sei, nennt er Hohlfasern als Bestandteil von Wundauflagen, die dosiert Wirkstoffe direkt in die Wunde abgeben, oder auch Stents für Herz und Lunge, die mit körpereigenen Zellen besiedelt werden können. So sollen die Implantate länger gegen Abstoßungsreaktionen des Körpers gewappnet sein.
Laut Prof. Thomas Gries, Leiter des Instituts für Textiltechnik an der RWTH Aachen, bieten textile Lösungen „einen vielfältigen Werkzeugkasten auf unterschiedlichen Größenskalen, um effiziente und effektive Lösungen zu generieren.“ Hochspezialisierte Medizintextilien eröffneten nicht nur mit Blick auf die Transplantationsmedizin neue Möglichkeiten.
Zwar hätten manche Projekte und Ideen aus den Textilforschungseinrichtungen an den Standorten Dresden, Aachen und im Raum Stuttgart das Labor noch nicht verlassen, doch sei es nicht unrealistisch, sie in wenigen Jahren in die klinische Praxis zu überführen. Beispiele dafür sind textilsensorische Wundverbände, Bronchialstents mit textilem Grundgerüst, die Lungenkrebsatienten im Endstadium eine bessere Atmung ermöglichen sollen – ohne Verschleimung der Bronchien –, und eine tragbare künstliche Lunge mit textilen Kernelementen, dessen mattenartiges Gewebe aus Polymethylpenten den Sauerstoffaustausch direkt mit dem Blutkreislauf des Betroffenen ermöglicht.
Funktionsfähige Sensoren überwachen chronische Wunde
Miniaturisierte, textilbasierte Sensoren für das kontinuierliche Monitoring chronischer Wunden haben drei Forschungsinstitute entwickelt und die Funktionsfähigkeit der Sensoren nachgewiesen: das Institut für Textilmaschinen und Textile Hochleistungswerkstofftechnik (ITM) und das Institut für Festkörperelektronik (IFE) der TU Dresden sowie das Textilforschungsinstitut Thüringen-Vogtland e. V. (TITV) aus Greiz. Die Sensoren sollen komplexe, physiologisch und chemisch relevante Faktoren aufzeichnen. Im Rahmen eines Vorlaufforschungsprojekts, gefördert vom Bundeswirtschaftsministerium, wurden die Sensoren sticktechnisch zu modularen Sensornetzwerken auf textile und nicht-textile Trägermaterialien appliziert und messtechnisch zusammengeschaltet.
Solche textilbasierten Sensornetzwerke können in Wundverbandsysteme integriert werden, um physiologische Parameter oder Störungen im Heilungsprozess zeitnah zu erfassen. Durch kontinuierliches Monitoring wird es dann möglich, die Zusammenhänge von Wundparametern wie Temperatur, Konzentration der reaktiven Sauerstoffspezies, NET-Konzentration, pH-Wert und Lactat-Gehalt für den Heilungsprozess besser zu verstehen. Auch sollen auf diese Weise Vitalparameter im Freizeit- und Sportbereich aufgezeichnet werden. Ein weiteres denkbares Einsatzfeld ist die Funktionsüberwachung von Implantaten.
Faserbasierte Innovationen sind nach Angaben des Aachener Experten Prof. Gries auch für die alternde Gesellschaft von Bedeutung – vor allem, wenn smart-textile Komponenten an der Kleidung Vitalparameter und Umgebungseinflüsse erfassen und kanalisieren können. Das „Smart Jacket“ aus Zella beispielsweise, mit dem sich Geräte intuitiv steuern lassen, steht ebenso für diesen Trend wie Sturzmattensensorteppiche oder die nässesensorische Inkontinenz-Betteinlage eines österreichischen Start-ups, die bei den Pflegeabläufen helfen soll.
Die Beispiele zeigen, dass in den vergangenen zehn Jahren der Austausch zwischen Medizin und Textil in Gang gekommen ist und sich heute schon um smart-textile Ansätze wie elektrisch leitende Fasern mit Sensorfunktion für die körpernahe Detektion von Vitalparametern dreht. Sichtbar wird das Miteinander auch auf der Messe Techtextil im Mai in Frankfurt am Main, auf der technische Textilien und Vliesstoffe vorgestellt werden. ■

Textilien in der Medizin
Die Geschichte von Medizintextilien reicht bis in die Zeit der Pharaonen zurück: Wundabdeckungen aus Gewebe waren im alten Ägypten genauso gefragt wie Leinen als Nahtmaterial. 1871 startete in Deutschland die industrielle Produktion von Wundwatte; 1882 erhielt Beiersdorf ein Patent für selbstklebende Heilpflaster. In den 50er-Jahren des vorigen Jahrhunderts begann die Wissenschaft die Tatsache zu nutzen, dass der Bauplan des Menschen nicht ohne Fasern auskommt.
In den frühen Siebzigern verfolgte der Textiltechnikstudent Heinrich Planck in seiner Diplomarbeit am Institut für Textil- und Verfahrenstechnik (ITV) in Denkendorf bei Stuttgart den Gedanken, dass sich bionische Prinzipien und physiologische Erkenntnisse mit herkömmlichen Textiltechnologien nachbilden ließen und adaptierte Gefäßprothesen aus Polyester auf einer Flachstrickmaschine. Damit begründete Planck, der später das ITV leitete, den Forschungsschwerpunkt Medizintextilien. Im Fokus stehen dabei faserbasierte Biomaterialen sowie therapeutisch aktive und diagnostische Textilien.
In den 80er-Jahren wurde an resorbierbaren, biologisierten Implantaten geforscht. Textiler Hautersatz – seit 1996 Förderthema am ITV Denkendorf – sollte anderthalb Jahrzehnte bis zum Praxisdurchbruch benötigen.
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