Sind Blutgefäße durch Ablagerungen verstopft, drohen Herzinfarkt oder Schlaganfall. Ärzte setzen daher Stents in die betroffenen Gefäße ein: Feine, röhrenförmige Geflechte aus Edelstahl, die nach dem Einsetzen aufgedehnt werden und die Blutbahn offen halten. Bei etwa einem Viertel der Patienten treten jedoch durch eine Immunantwort unerwünschte Effekte auf – etwa Entzündungen, eine Abstoßung des Fremdkörpers oder die Anlagerung von Gewebe. Diese Körperreaktionen führen dazu, dass sich das behandelte Blutgefäß leichter wieder verschließt.
Hersteller gehen daher dazu über, die Stents zu beschichten und ihre Verträglichkeit auf diese Weise zu erhöhen. Das geschieht beispielsweise mit Titanoxinitrid, einer Beschichtung aus Titan, Sauerstoff und Stickstoff. Das Problem: Die Schichten gelingen nicht immer, mitunter weisen sie Lücken auf. Hinzu kommt, dass die Beschichtung nicht an allen Stellen gleich dick ist. Ergo können die Beschichtungen das Risiko von Fremdkörperreaktionen zwar senken, gänzlich ausschließen können sie es jedoch nicht.
Optimierte Beschichtung für den Stent
Ein Forscherteam des Dresdner Fraunhofer-Instituts für Keramische Technologien und Systeme IKTS konnte die Stent-Beschichtungen nun optimieren und damit deren Biokompatibilität deutlich verbessern. Das Verbundprojekt wurde gemeinsam mit dem polnischen Stenthersteller Balton, dem russischen Unternehmen VIP Technologies und der University Politehnica of Bucharest realisiert.
„Die Biokompatibilität hängt von zahlreichen Werkstoffparametern ab – unter anderem von der Oberflächenrauigkeit, Benetzbarkeit und der chemischen Zusammensetzung der Beschichtung“, erläutert Dr. Natalia Beshchasna, Wissenschaftlerin am Fraunhofer IKTS und Leiterin des Projekts. „Diese Parameter konnten wir gezielt anpassen, indem wir den Abscheidungsprozess technologisch weiterentwickelt haben, was wiederum die Verträglichkeit der Stents verbessert.“ So gelang es, die Bedeckungsrate der Stents mit der Beschichtung um 10 % zu steigern – statt bei 80 % liegt sie nun bei 90 %.
Stellschraube: Chemische Zusammensetzung der Stent-Beschichtung
Als Ansatzpunkt für die Optimierung wählten die Forscher vor allem die chemische Zusammensetzung der Schicht – insbesondere das Verhältnis von Sauerstoff und Stickstoff. Ihre Versuche zeigten, dass das optimale Verhältnis von Sauerstoff zu Stickstoff bei drei zu fünf liegt.
Die Beschichtung hielt einem Belastungstest über zwei Monate ebenso stand wie Deformationen. VIP Technologies entwickelte eine Beschichtungsanlage, in der 14 Stents gleichzeitig zunächst per Plasma gereinigt und anschließend – überwacht von einer optischen Spektralanalyse – innerhalb weniger Stunden beschichtet werden können. Auf diese Weise lassen sich die Kosten für die Stents um 30 % reduzieren, verglichen mit handelsüblichen beschichteten Stents. Die Partner planen nun die Vermarktungsphase.
Kontakt zum Institut:
Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme IKTS
Michael-Faraday-Straße 1
07629 Hermsdorf
www.ikts.fraunhofer.de
