2017 Kooperationsprojekt

NewGen-Stent

Ziel des Forschungsvorhabens ist es, das Aufweitungs- und Stützverhalten von additiv gefertigten Stents zu optimieren und somit das Risiko von Gefäßverletzungen bei deren Implantation zu verringern.

links: Belichtung einer Schicht beim selektiven Laserschmelzverfahren. Das Pulverbett (hellgrau) wird von einem Laser aufgeschmolzen. Zurück bleiben die wiedererstarrten Strukturen im Pulverbett. rechts: Unterschied der Fibroblasten in Aussehen und Dichte bei nicht-toxischem expandiertem Stent (oben) und toxischem Kupfer (unten)“

In den Industriestaaten stellen Kreislauferkrankungen, insbesondere koronare Herzkrankheiten, die mit Abstand häufigste Todesursache dar. Hierbei kommt es zu vorübergehenden oder bleibenden Durchblutungsstörungen in den Herzkranzgefäßen. Deren unzureichende Durchblutung wird meist durch eine Verengung (Stenose) verursacht. Die Stenose wird in vielen Fällen durch die minimalinvasive Implantation einer zylindrischen metallischen Gitterstruktur – eines Stents – behandelt. Der Stent wird hierbei durch einen Ballon aufgeweitet, wobei die Ablagerungen im Blutgefäß nach außen gedrückt werden und der Stent das Gefäß durch seinen Verbleib offen hält. Neben den positiven Effekten der Behandlung treten jedoch auch Gefäßverletzungen auf, die es durch das Design des Stents zu minimieren gilt. Metallische Stents werden aus umformtechnisch hergestellten Röhrchen gefertigt, in die die Gitterstruktur durch Laserbeschnitt eingebracht wird. Die bei der additiven Fertigung möglichen Freiheiten in der Geometrie sollen genutzt werden, um das Aufweitungs- und Stützverhalten von Stents zu optimieren. Durch eine gezielte Aufweitung des Stents bei der Implantation in Kombination mit einer homogenen Abstützung des Blutgefäßes wird das Risiko von Gefäßverletzungen reduziert.

Stents für Koronargefäße haben nach der Fertigung einen Durchmesser von wenigen Millimetern bei einer Wandstärke im Bereich von zehntel Millimetern. Zur additiven Fertigung solcher feinen metallischen Strukturen sind geeignete Pulver zu qualifizieren und spezielle Belichtungsstrategien zu entwickeln. An entsprechenden Proben werden die Werkstoffeigenschaften ermittelt und die Fertigungsparameter optimiert. Die Werkstoffeigenschaften der additiv hergestellten feinen Strukturen werden als Eingangsgrößen zur Entwicklung von expansions- und stützkraftoptimierten Designs von Stents mittels der Finiten-Elemente-Methode verwendet.

Die so entwickelten Stent-Modelle sind dann im mechanischen Test zu qualifizieren. Implantierbare Medizinprodukte müssen auf Biokompatibilität überprüft werden, um eine negative Wirkung auf den Patienten ausschließen zu können. Die hierzu benötigten Untersuchungen werden durchgeführt, wobei damit begonnen wird, die Zytotoxizität additiv gefertigter Werkstoffproben und Stent-Modelle zu untersuchen.

Projektfinder
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Forschungsverbünde

In strategisch wichtigen Bereichen werden von der Forschungs­stiftung auch Forschungs­verbünde initiiert und gefördert.

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Projektleitung
Ostbayerische Technische Hochschule Regensburg
Fakultät Maschinenbau
Projektpartner
FIT Production GmbH
Universitätsklinikum Regensburg
Klinik und Poliklinik für HTG