„Intelligente“ Beschichtung verhindert Keimbefall an Implantaten


  • Andrea Hertlein
  • Medizinische Nachrichten
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Kernbotschaft

Wenn sich Implantate infizieren, lassen sich Antibiotika oft nicht stark genug dosieren, um alle Erreger abzutöten. Wissenschaftler verschiedener Fraunhofer-Institute haben einen Weg gefunden, passgenaue Medikamente direkt auf das Implantat aufzubringen und dessen Wirksamkeit über Silberionen zu steigern.

Hintergrund

In Deutschland werden jedes Jahr Tausende künstliche Gelenke implantiert, eine Routineoperation. Doch ohne Risiko sind solche Eingriffe nicht. Eine der häufigsten Komplikationen des künstlichen Gelenkersatzes ist die Infektion, die bei 0,2–2 Prozent – in Ausnahmefällen wie bei Megaprothesen bei bis zu 9 Prozent – der Patienten auftritt. Reicht die Antibiotikadosierung nicht aus oder liegen Resistenzen vor, zerstört die Entzündung das umgebende Knochengewebe. Das Kunstgelenk kann sich lockern und wird instabil. Eine erneute Operation und das Auswechseln des Gelenkersatzes bleiben dann als einzige Therapiemöglichkeit.

Design

Wissenschaftler der Fraunhofer-Institute für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM, für Molekularbiologie und Angewandte Ökologie IME, für Zelltherapie und Immunologie IZI und für Toxikologie und Experimentelle Medizin ITEM haben im Rahmen des Projekts »Synergy-Boost« eine Methode entwickelt, um erneute Infektionen an Implantaten zu vermeiden.

Hauptergebnisse

Das Prinzip der Entwicklung bestehe darin, das benötigte Antibiotikum direkt auf das Implantat zu applizieren und damit „gleich dort aufzutragen, wo es benötigt wird“, sagt Kai Borcherding, Wissenschaftler am Fraunhofer IFAM in einer Mitteilung der Gesellschaft. Die Schwierigkeit sei allerdings, die Oberfläche des Implantats so zu strukturieren, dass ein Antibiotikum aufgenommen werden könne. Dazu entwickelten die Forscher unterschiedliche Beschichtungsarten mit verschiedenen Speichermöglichkeiten für die Antibiotika.

Gleichzeitig konnten sie die Wirksamkeit der Antibiotikaprophylaxe durch die synergistische Wirkung von Antibiotika und Silberionen deutlich steigern. Die Wirkung der kombinierten Präparate sei „erheblich intensiver als die Summe ihrer Einzelwirkungen“, so Borcherding. Dabei hänge das Verhältnis von Silberionen und Antibiotika nicht nur vom verwendeten Medikament, sondern auch vom Keim ab, der abgetötet werden soll. In insgesamt über 9.000 Proben identifizierten die Wissenschaftler die wirksamsten Kombinationen. Die silberhaltige Beschichtung wird schließlich im Vakuum auf der Oberfläche des Implantats aufgebracht.

Klinische Bedeutung

Während die Entwicklung der Beschichtung bereits abgeschlossen ist, muss jetzt noch der Wirksamkeitsnachweis erbracht werden. Für die Zulassung erstellen die Forscher am Fraunhofer ITEM derzeit die Dokumentation.