Weche Beispiele für Implantate gibt es?
Zahn-, Kieferimplantate
Künstliche Gelenke
Künstliche Sehnen, Bänder
Knochenfixationen
Gliedmaßenprothesen
Herz-, Aortenklappen, Stents
Herzschrittmacher, Tiefe Hirnstimulation
Wie kann man Implantate definieren und welche Faktoren sind für den Erfolg relevant?
Ein Implantat ist ein im Körper eingepflanztes künstliches Material, das permanent oder zumindest für einen längeren Zeitraum dort verbleiben soll
Zur Unterstützung oder Ersatz von Zell- oder Gewebefunktionen im Körper
Übergang von reiner Medizintechnik (mechanische Unterstützung bzw Ersatz) zu Tissue Engineering (funktioneller Ersatz bzw Regeneration)
Werkstoffauswahl: abhängig von der Art und Funktion
Knochen: hohe mechanische Anforderungen
Blutgefäße: minimale Thrombogenizität
3 Faktoren für Erfolg relevant
Biokompatibilität
Gesundheitszustand des Patienten (Allergien, Osteoporose, etc)
Verlauf der Operation und der folgenden Therapie
Nenne die Klassifizierung von Implantaten basierend auf Implantat – Gewebe Interaktionen!
1. Toxisch - bioinkompatibel
2. Bioinert - biokompatilbel
3. Bioaktiv - biokompatibel
1. Toxische Implantate -
Was passiert bei toxischen Implantaten im Körper?
Umliegende Zellen sterben durch das Material ab
Gewebe wird nekrotisch
Chemische Substanzen werden aus Material herausgelöst, verursachen systemischen Schaden
Allergische Reaktionen
2. Bioinerte Implantatmaterialien -
Was passiert bei bioinerten Implantatmaterialien im Körper?
keine Absonderung toxischer Substanzen
Bindegewebe bildet sich an der Grenzfläche
keine direkte Verbindung Gewebe – Implantat
Bindegewebskapsel umschließt letztendlich gesamtes Implantat
Verbindung verliert an Festigkeit
Kann bei lasttragenden Implantaten zu Versagen des Implantates führen
Ultimativ: Bindegewebsartige Ein-(Ab)kapselung (Fremdkörpergranulom) -> bis zur Abstoßung führen
Poröse bioinerte Werkstoffe
Einwachsen des Gewebes; lockeres vaskularisiertes Gewebe führt zu Verbindung Implantat - Gewebe
Höhere mechanische Verankerung, höhere Festigkeit
Porengröße: ~100-150 μm; notwendig zur Vaskularisierung
3. Bioaktive Werkstoffe -
Was passiert bei bioaktiven Werkstoffen im Körper?
Chemische Bindung zwischen Implantat und Gewebe entsteht
z.B.: Knochenimplantate: Bildung einer Hydroxy-Carbonat Apatitschicht (HCA) auf der Implantatoberfläche
Beginn der Knochenbildung direkt an der Implantatoberfläche
direkte Verbindung des Implantates zu neugebildeten Knochen
Nenne die zeitliche und örtliche Abfolge von Implantat–Gewebe-Interaktionen!
1. Erstreaktion an der Materialoberfläche
Sie finden an der Grenzfläche zum Gewebe statt. Es handelt sich dabei um physikalisch/chemische Vorgänge, die innerhalb weniger Sekunden und Minuten nach dem Kontakt des Material mit dem Gewebe auftreten.
2. lokale Gewebereaktion
Abwehrreaktionen, die durch die Anwesenheit des Fremdkörpers im lebenden Gewebe auftreten. Sie können theoretisch zu jedem Zeitpunkt auftreten (von Minuten nach
Implantation bis mehrere Jahre).
3. Korrosion oder Abbau des Implantatmaterials
Veränderungen, die aufgrund der chemischen Zusammensetzung des biologischen Milieus (wässriges Milieu, hoher Anteil an gelösten Salzen und Proteinen) am Material
auftreten.
Welche Reaktionen des menschlichen Körpers auf Werkstoffe kann es geben? (Aufzählung)
a) Akute Entzündungsreaktion
b) Allergische Reaktion
c) Systemischer Effekt
d) Bildung einer Bindegewebskapsel
Was passiert bei a) einer akuten Entzündungsreaktion?
a) Akute Entzündungsreaktionen
Reaktion des Organismus auf schädigende Reize
Ziel des Körpers: Beseitigung der schädigenden Reize und Regeneration des Gewebes
Rötung, Erwärmung, Schwellung, Schmerz
Einwanderung von neutrophilen Granulozyten und Makrophagen; T-Zellen
Auslöser: mechanische oder chemische Reize; bakterielle Erreger
Was passiert bei b) einer allergischen Reaktion vom “Typ IV”?
verzögerte Überempfindlichkeit:
wird durch sensibilisierte Zellen (Th2-T-Zellen) hervorgerufen;
Einwanderung von Makrophagen und damit Entzündungsreaktion;
24-72h nach Kontakt
zB: Nickelallergie
Was passiert bei c) einem systemischen Effekt (Langzeitwirkung)?
Folgereaktionen der Effekte an der Materialgrenzfläche, die im
ganzen Körper oder an spezifischen, aber vom Materialort
entfernten Stellen zu sehen sind.
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