Forschung
Medizintechnik

Schwerpunkt Biomedizintechnik

© screenshot - Video der "Initiative Wissenschaft Hannover"

In der Medizintechnik arbeiten Mediziner und Tiermediziner eng mit Ingenieurwissenschaftlern zusammen, denn Sicherheit und Funktionalität von Werkstoffen, Werkzeugen und Fertigungsverfahren sind für den Erfolg eines medizinischen Produkts entscheidend.

Magnesiumschwämme beispielsweise eignen sich hervorragend als Implantate bei Knochenbrüchen, denn sie lösen sich im Körper der Patienten auf, wenn der Knochen geheilt ist. 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.

PROJEKTE ZUR MEDIZINTECHNIK UND GESUNDHEITSFORSCHUNG

  • 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 Lun
    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.
    Jahr: 2015
    Förderung: DFG
    Laufzeit: 03/2014-02/2016
  • Cochlea-Implantation: Evaluation der Dissolution der Platin-Elektroden und Entwicklung stabiler Elektrodenparameter für die neurale Stimulation
    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.
    Jahr: 2015
    Förderung: DFG
    Laufzeit: 08/2013-11/2016
  • ZIM Kooperationsprojekt WesKo: Entwicklung eines Werkzeuges für die spanende Knochenbearbeitung zur Vermeidung thermisch induzierter Osteonekrose
    Bei orthopädischen Eingriffen, welche die spanende Bearbeitung von Knochen beinhalten, ist ein postoperativer Misserfolg häufig eine Folge der verursachten Gewebeschädigungen. Die Hauptursache liegt hierbei in der Wärmeentwicklung am Knochen während des Bohrprozesses. Das Projektziel ist die Temperaturentwicklung bei der Knochenzerspanung durch geeignete Innenkühlmethoden zu reduzieren.
    Jahr: 2014
    Förderung: AIF Projekt GmbH
    Laufzeit: 07/2014 - 06/2016
  • SFB 599 – T5: „Entwicklung von Methoden zur Herstellung und automatisierten Bearbeitung schädigungstoleranter, gehipter ZrO2-Keramiken für Dentalanwendungen“
    Dentalrestaurationen werden heute in einer zeit- und kostenintensiven Prozesskette hergestellt. Zudem ist ein HIP-Prozess (heißisostatisches Pressen), welcher die Materialeigenschaften aufgrund höherer Verdichtung und Gefügeveränderung optimiert, ist heutzutage nicht Teil der Prozesskette.
    Jahr: 2014
    Förderung: DFG-Förderung
    Laufzeit: 11/2013 – 10/2016
  • SFB 599 – R6: Degradable Osteosynthese-Systeme
    Im Rahmen des Projektes werden degradable Implantate aus Magnesiumlegierungen entwickelt. Zur Fixierung von Knochenbrüchen kommen einerseits Platten-Schraubensysteme und andererseits Marknägel in Frage. Ziel ist es, die Korrosion durch die mechanische Bearbeitung so zu beeinflussen, dass das Implantat mit zunehmender Knochenheilung definiert an Stabilität verliert. Da das Material vollständig resorbiert wird, ist eine zweite Operation zur Entfernung des Implantates überflüssig.
    Jahr: 2014
    Förderung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)
    Laufzeit: 01/2010 – 12/2014
  • Rechnergestützte Auslegung, Fertigung und Implantation von patientenindividuellen Patellaimplantaten
    Beim endoprothetischen Kniegelenkersatz wird derzeit die Rückseite der Patella mit einem standardisierten PE-Implantat versehen, was post-operativ häufig zu Schmerzen führt. Ziel des Projektes ist die Entwicklung eines Verfahrens zur OP-parallelen Anpassung und Implantation von patientenindividuellen Patellaimplantaten. Die Formgebung soll dabei an Anatomie und Bewegungsdynamik angepasst werden. Darüber hinaus sollen computer¬gestützte Navigationssysteme den Chirurgen bei der Platzierung unterstützen.
    Jahr: 2013
    Förderung: AiF Projekt GmbH
    Laufzeit: 06/2012 – 03/2015
  • ZIM Kooperationsprojekt Polibrush: Anpassungsfähige Polierbürsten für die konturtreue Bearbeitung medizinischer Hochleistungswerkstoffe
    Im Rahmen des Projektes wird ein neues Werkzeugkonzept zum Polieren von Zahnersatzmaterialien entwickelt, das besonders nachgiebig und somit anpassungsfähig ist, aber dennoch definiert verschleißt. Hierdurch ist es möglich, selbst komplexe Geometrien ggf. automatisiert sehr konturgetreu zu bearbeiten. Weiterhin ist das Werkzeug sterilisierbar und kann sowohl im Labor als auch am Patienten eingesetzt werden.
    Jahr: 2013
    Förderung: AIF Projekt GmbH
    Laufzeit: 07/2012 – 06/2014
  • SFB 599 – Teilprojekt T4: Innenformschleifen von Biokeramiken
    Im Projekt T4 werden die Erkenntnisse über die Schleifbearbeitung keramischer Kniegelenksendoprothesen aus dem Projekt D4 erweitert. Das Anwendungsszenario ist die Bearbeitung der Innenseite einer Femurkomponente, die aufgrund von Hinterschnitten sowie komplexen und konkaven Flächen an ihre Grenzen stößt. In Zusammenarbeit mit dem Industriepartner werden Werkzeuge und Prozesse entwickelt, die den spezifischen Randbedingungen gerecht werden und eine prozesssichere sowie wirtschaftliche Bearbeitung ermöglichen.
    Jahr: 2013
    Förderung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)
    Laufzeit: 11/2012 – 04/2015
  • SFB 599 – Teilprojekt D4: Keramikimplantate
    Eine automatisierte Bearbeitung und Prüfung von keramischen Freiformflächen erhöht die Lebensdauer von Implantaten. In diesem Projekt wird die Bearbeitungstechnologie für ein vollkeramisches verschleißarmes Kniegelenk entwickelt. Am IFW werden hierfür die grundlegenden Mechanismen des 5-achsigen Schleifens und Polierens von keramischen Freiformflächen mit angepassten Werkzeugen analysiert und Strategien zur Fertigung erforscht.
    Jahr: 2013
    Förderung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)
    Laufzeit: 01/2010 – 12/2014
  • SFB 599 – Teilprojekt T3: Fertigung resorbierbarer Interferenzschrauben
    nterferenzschrauben werden zur operativen Fixierung von Sehnen oder Bändern am Knochen nach einer entsprechenden Verletzung eingesetzt. Im Rahmen dieses Projekts werden das Design und die Prozesskette zur Herstellung von Interferenzschrauben aus Magnesium-legierungen entwickelt. Diese bieten im Gegensatz zu herkömmlich eingesetzten resorbierbaren Polymeren bessere mechanische Eigenschaften, eine bessere Biokompatibilität sowie die Möglichkeit die Degradationsrate durch fertigungsinduzierte Oberflächen und Randzoneneigenschaften gezielt einzustellen.
    Jahr: 2013
    Förderung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)
    Laufzeit: 01/2010 - 12/2013
  • SFB 599 - Teilprojekt D12: Dentale Keramiken und Komposite
    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.
    Jahr: 2011
    Förderung: DFG
    Laufzeit: 01/2011 - 12/2014
  • SFB 599 - Teilprojekt R7: Stabilisierende Magnesiumstrukturen zur Unterstützung von kardiovaskulärem Gewebeersatz im Hochdrucksystem
    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.
    Jahr: 2011
    Förderung: DFG
    Laufzeit: 01/2007 - 12/2014
  • SFB 599 - Teilprojekt DR1: Mg-Verbindungen auf Dauerimplantaten
    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.
    Jahr: 2011
    Förderung: DFG
    Laufzeit: 01/2011 - 12/2014
  • SFB 599 - Teilprojekt R1: Entwicklung von biokompatiblen Magnesiumlegierungen und Untersuchung von deren Degradationsverhalten
    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.
    Jahr: 2011
    Förderung: DFG
    Laufzeit: 01/2003 - 12/2014
  • SFB 599 - Teilprojekt R6: Degradable Osteosynthese-Systeme
    Das Teilprojekt hat das Ziel, optimale degradable Implantate aus Magnesiumlegierungen für die Osteosynthese am belastetet Knochen zu entwickeln.
    Jahr: 2011
    Förderung: DFG
    Laufzeit: 01/2003 - 12/2014
  • SFB 599 - Teilprojekt R8: Steuerung der Degradation und Wirkungsmechanismen von medizinischen Implantaten aus Magnesiumlegierungen
    Innerhalb dieses Teilprojektes sollen die Abbaukinetiken und die Wirkung von Magnesium auf einzelne Zelltypen und Gewebe untersucht und mechanistisch verstanden werden.
    Jahr: 2011
    Förderung: DFG
    Laufzeit: 01/2011 - 12/2014
  • Entwicklung einer multifunktionalen Leichtbau-Knieexartikulationsprothese (MultiPro)
    Im Rahmen des Projektes MultiPro wurden Konzepte für funktionsintegrierte Knieexartikulationsprothesen in Leichtbauweise erarbeitet. Am IFW entstand ein Prothesenprototyp mit einer parallelkinematischen Struktur, dessen Funktionsfähigkeit mit Hilfe von Prüfstandsversuchen nachgewiesen wurde.
    Jahr: 2011
    Förderung: Förderung durch das BMBF
    Laufzeit: 03/2008 - 02/2011
  • TR37 - B5 - Magnetische Polymer-Nanopartikel
    Im Rahmen des TR37 - B5 werden von der Klinik und Poliklinik für Herzchirurgie der Universität Rostock und dem Institut für Mikroproduktionstechnik (IMPT) der Leibniz Universität Hannover neue Methoden entwickelt, bei denen durch gezielte Manipulation von magnetischen Nanopartikeln neue Anwendungen und Untersuchungsmöglichkeiten in der Medizintechnik ermöglicht werden.
    Jahr: 2011
    Förderung: Deutsche Forschungsgemeinschaft
    Laufzeit: 2007 - 2011
  • SFB 599 – Teilprojekt D9: Biomimetische Keramiken
    Ziel des Projektes war die Entwicklung neuer biomimetischer Hybridmaterialien nach dem Bauprinzip des Perlmutts, bestehend aus Polymeren und anorganischen Nanoteilchen. Diese Komposite wurden am IFW grundlegend hinsichtlich ihrer Bearbeitbarkeit untersucht. Darüber hinaus wurden geeignete Bearbeitungswerkzeuge und -prozesse entwickelt.
    Jahr: 2010
    Förderung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)
    Laufzeit: 01/2007 - 12/2010