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Gut fürs Herz, gut für die Knochen

In der Medizintechnik arbeiten Mediziner, Tiermediziner und Ingenieurwissenschaftler eng zusammen, denn neue Werkstoffe, Werkzeuge und Fertigungsverfahren sind für den Erfolg entscheidend. Viele der Medizintechnik-Projekte, die am PZH bearbeitet werden, wurden im Rahmen des Sonderforschungsbereichs Biomedizintechnik begonnen, der Anfang 2015 nach zwölf Jahren ausgelaufen ist. 

Die Magnesiumschwämme der Wissenschaftler am PZH beispielsweise eignen sich hervorragend als Implantate bei Knochenbrüchen, denn sie lösen sich im Körper der Patienten auf, wenn der Knochen geheilt ist. Neue bioresorbierbare Magnesium-Legierungen sollen künftig auch als Stützgeflechte auf den Herzmuskel genäht oder bei der Operation chronischer Nasennebenhöhlenentzündungen als Stent eingesetzt werden. 

Endoprothesen, Prothesen im Körper also, sollen dagegen eine möglichst lange Lebensdauer haben. Das Ziel der Medizintechnik-Forscher ist es, komfortable und verschleißarme Lösungen zu entwickeln. 

Das IW ist mit folgenden Projekten beteiligt

SFB 599 - Teilprojekt R7: Stabilisierende Magnesiumstrukturen zur Unterstützung von kardiovaskulärem Gewebeersatz im Hochdrucksystem

Bild zum Projekt SFB 599 - Teilprojekt R7: Stabilisierende Magnesiumstrukturen zur Unterstützung von kardiovaskulärem Gewebeersatz im Hochdrucksystem
Kontakt:Projekteiw.uni-hannover.de
Laufzeit:01/2007 - 12/2014
Förderung durch:DFG
Kurzbeschreibung:Im Teilprojekt R7 des SFB 599 werden bioresorbierbare Stützstrukturen aus Magnesiumbasis entwickelt, die zur temporären Stabilisierung von biologischen Patchmaterialien im Bereich der Aorta oder des Myokards genutzt werden sollen.
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SFB 599 - Teilprojekt R1: Entwicklung von biokompatiblen Magnesiumlegierungen und Untersuchung von deren Degradationsverhalten

Bild zum Projekt SFB 599 - Teilprojekt R1: Entwicklung von biokompatiblen Magnesiumlegierungen und Untersuchung von deren Degradationsverhalten
Kontakt:Projekteiw.uni-hannover.de
Laufzeit:01/2003 - 12/2014
Förderung durch:DFG
Kurzbeschreibung:Im Rahmen des Teilprojektes werden Legierungen für degradable Implantate auf Magnesiumbasis entwickelt. Diese Implantatwerkstoffe sollen sowohl für den Hart- (hohe Festigkeit) als auch für den Weichgewebeeinsatz (hohe Duktilität) geeignet sein. Innerhlab des Projektes soll ein resorbierbarer Nasennebenhöhlen-Stent realisiert werden.
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SFB 599 - Teilprojekt DR1: Mg-Verbindungen auf Dauerimplantaten

Bild zum Projekt SFB 599 - Teilprojekt DR1: Mg-Verbindungen auf Dauerimplantaten
Kontakt:Projekteiw.uni-hannover.de
Laufzeit:01/2011 - 12/2014
Förderung durch:DFG
Kurzbeschreibung:Kurzbeschreibung: In diesem Teilprojekt werden spezielle, kontrolliert degradierbare Hydroxidverbindungen als Beschichtungen auf bekannte Dauerimplantatwerkstoffe aufgebracht, um so diese osteoproliferative Wirkung zu nutzen und eine verbesserte Prothesenverankerung zu erreichen.
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SFB 599 - Teilprojekt R8: Steuerung der Degradation und Wirkungsmechanismen von medizinischen Implantaten aus Magnesiumlegierungen

Bild zum Projekt SFB 599 - Teilprojekt R8: Steuerung der Degradation und Wirkungsmechanismen von medizinischen Implantaten aus Magnesiumlegierungen
Kontakt:Projekteiw.uni-hannover.de
Laufzeit:01/2011 - 12/2014
Förderung durch:DFG
Kurzbeschreibung:Innerhalb dieses Teilprojektes sollen die Abbaukinetiken und die Wirkung von Magnesium auf einzelne Zelltypen und Gewebe untersucht und mechanistisch verstanden werden.
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SFB 599 - Teilprojekt R6: Degradable Osteosynthese-Systeme

Bild zum Projekt SFB 599 - Teilprojekt R6: Degradable Osteosynthese-Systeme
Kontakt:Projekteiw.uni-hannover.de
Laufzeit:01/2003 - 12/2014
Förderung durch:DFG
Kurzbeschreibung:Das Teilprojekt hat das Ziel, optimale degradable Implantate aus Magnesiumlegierungen für die Osteosynthese am belastetet Knochen zu entwickeln.
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SFB 599 - Teilprojekt D12: Dentale Keramiken und Komposite

Bild zum Projekt SFB 599 - Teilprojekt D12: Dentale Keramiken und Komposite
Kontakt:Projekteiw.uni-hannover.de
Laufzeit:01/2011 - 12/2014
Förderung durch:DFG
Kurzbeschreibung:Im Teilprojekt D12 des SFB 599 soll die Langzeitprognose dentaler Implantatkonstruktionen verbessert werden, indem die Degradationsstabilität eingesetzter ZrO2-Keramiken untersucht wird. Dazu werden für die dentale Prothetik typisch verwendete ZrO2-Keramiken hergestellt und oberflächennah durch z.B. Diffusionsprozesse funktionalisiert, um die Degradationsstabilität zu erhöhen.
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Cochlea-Implantation: Evaluation der Dissolution der Platin-Elektroden und Entwicklung stabiler Elektrodenparameter für die neurale Stimulation

Bild zum Projekt Cochlea-Implantation: Evaluation der Dissolution der Platin-Elektroden und Entwicklung stabiler Elektrodenparameter für die neurale Stimulation
Laufzeit:08/2013-11/2016
Förderung durch:DFG
Kurzbeschreibung:Untersucht wird eine Beeinträchtigung der Hörleistung mit Cochlea-Implantaten nach unbestimmter Zeit. Gleichzeitig gibt es eine nicht nachvollziehbare Impedanzerhöhung an den Stimulations-Elektroden, welche durch eine Erhöhung des Stimulationsstroms ausgeglichen werden kann. Dabei besteht jedoch die Gefahr der Elektrolyse oder Auflösung der Platinelektroden und damit die Zerstörung des Implantats. Als Arbeitspunkte stehen die werkstoffkundliche und histologische Analyse defekter, explantierter Elektrodenarrays und In-vitro-Versuche mit definierter Stimulation von Elektroden in unterschiedlichen elektrolytischen Medien (SBF, NaCl 0,9%) und Variation der Stimulationsparameter (Amplitude, Pulsfrequenz,…) zur Nachbildung der realen Einsatzbedingungen der Implantate. Ziel ist die Ermittlung eines sicheren Korridors für die Stimulationsparameter der Platinelektroden.
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Grenzflächeneffekte und Einwachsverhalten von Magnesiumschwämmen als bioresorierbares Knochenersatzmaterial

Bild zum Projekt Grenzflächeneffekte und Einwachsverhalten von Magnesiumschwämmen als bioresorierbares Knochenersatzmaterial
Laufzeit:09/2015-08/2018
Förderung durch:DFG
Kurzbeschreibung:Im Rahmen dieses Teilprojektes werden schwammartige Strukturen aus diversen Magnesiumlegierungen mittels Feinguss hergestellt. Durch Variation der Legierungselemente und Beschichtungen werden die Grenzflächeneffekte, wie die Degradation und das Anwachsen von Zellen, und die Biokompatibilität eingestellt. Die fertigen Implantate (gegossen und z.T. beschichtet) werden sowohl in einer Körperersatzflüssigkeit, als auch in Zusammenarbeit mit der Chirurgischen und Gynäkologischen Kleintierklinik der Ludwig-Maximilians-Universität München in vivo analysiert. Dabei können sich die Eigenschaften, vor allem die mechanischen Kennwerte, mit der Degradation stark verändern. Diese werden im Laufe der Degradation, wie auch das Korrosionsverhalten und die Biokompatibilität, analysiert. Ziel dieses Projektes ist die Herstellung von Knochenimplantaten auf Magnesiumbasis. Der Vorteil von Magnesium ist, dass es nicht toxisch und bioabsorbierbar ist, das heißt es wird vom Körper ohne eine schädliche Wirkung vom Körper abgebaut, während der Knochen in die poröse Schwammstruktur eindringen kann. In diesem Fall wird eine zweite Operation eingespart und die Gefahr für Komplikationen und mögliche Schäden im Körper reduziert.
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SFB Transregio 84 – Transferprojekt T1: Anfertigung und Kultivierung hochpräziser nativer Gewebeschnitte mittels Hochdruck-Wasserstrahltechnik für die intravital-mikroskopische Langzeituntersuchung von Mechanismen der angeborenen Immunität der humanen Lunge

Bild zum Projekt SFB Transregio 84 – Transferprojekt T1: Anfertigung und Kultivierung hochpräziser nativer Gewebeschnitte mittels Hochdruck-Wasserstrahltechnik für die intravital-mikroskopische Langzeituntersuchung von Mechanismen der angeborenen Immunität der humanen Lunge
Laufzeit:03/2014-02/2016
Förderung durch:DFG
Kurzbeschreibung:Das Modell der Kultivierung und Infektion von nativem humanem Lungengewebe ist ein besonderer Schwerpunkt des SFB-TR84. Anhand dieses Modells ist es möglich Fragestellungen der angeborenen Immunität im Rahmen der Pathogen-Wirts-Interaktion in menschlichem Lungengewebe zu adressieren. Darüber hinaus ist es jedoch von besonderer wissenschaftlicher Bedeutung, diese Infektionsprozesse unter Echtzeitbedingungen mikroskopisch verfolgen zu können (Intravitalmikroskopie). Zur Probenpräparation erscheint das Wasserstrahlschneiden als sehr vielversprechend. Hierbei kann die Schnittfugenbreite bis auf ca. 80 μm minimiert werden. Dieses hat zur Folge, dass komplexe Geometrien mit feinsten Konturen, spitzen Winkeln und engen Radien gefertigt werden können. Des Weiteren unterdrückt die Kühlung durch das Fluid die Zellschädigung im Vergleich zu anderen Bearbeitungsverfahren wie zum Beispiel des Lasers, wodurch es sich ideal eignet lebende Gewebe schadfrei zu schneiden. Der Schneideprozess findet ohne direkten Werkzeugkontakt statt. Aus diesem Grund kann das Werkzeug als nahezu verschleißfrei betrachtet werden und die Einhaltung der notwendigen Sterilität erleichtert werden.
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