In einer bedeutenden Entwicklung für die medizinische Welt arbeitet ein Forschungsteam an der Universität des Saarlandes und am Universitätsklinikum des Saarlandes an der Erschaffung smarter Implantate, die die Heilung bei Knochenbrüchen überwachen und fördern sollen. Im Mittelpunkt dieser Innovation steht die Nutzung von Formgedächtnistechnologie, die es den Implantaten ermöglicht, sich an den Knochen zu versteifen und anschließend wieder weich zu werden. Dies hat das Potenzial, die Notwendigkeit häufiger Röntgenbilder zur Überwachung des Heilungsprozesses erheblich zu reduzieren.
Diese Technologie wird auf der kommenden Hannover Messe vom 31. März bis 4. April am Saarland-Stand, Halle 2, B10, in einer Präsentation vorgeführt. Dabei stehen insbesondere die miniaturisierten Marknägel im Fokus, die den Knochen von innen stabilisieren und dadurch die Heilung beschleunigen. Die Nutzung dieser smarten Implantate könnte es Patienten ermöglichen, ihr Bein sofort vollständig zu belasten, was die Mobilität und damit die Lebensqualität deutlich erhöht.
Forschung und Innovation
Das Forschungsteam setzt sich aus Experten für intelligente Materialsysteme und Unfallchirurgie zusammen. Ein zentrales Ziel ist es, dass die Marknägel aktiv die Heilung fördern, beispielsweise durch eine Mikro-Massage am Frakturspalt. Das Projekt wird von der Werner Siemens Stiftung mit 8 Millionen Euro gefördert, und in den Rahmen eines umfassenderen Forschungsprojekts namens „Smart Implants for Life Enrichment“ (SmILE) eingebettet, das von der EU mit insgesamt 21 Millionen Euro gefördert wird.
Im Rahmen dieses fünfjährigen Projekts arbeiten 25 Institutionen aus 12 europäischen Ländern zusammen. Die Koordination obliegt der Fraunhofer-Gesellschaft und dem BG Klinikum Hamburg. Professoren der Universität des Saarlandes sind in die Projektleitung eingebunden, was auch die Verbindung zur Entwicklung personalisierter Gesundheitsmanagement-Tools durch eine chipbasierte Plattform umfasst. Diese Nutzung eines KI-gesteuerten Datensystems soll eine kontinuierliche Gesundheitsüberwachung ermöglichen, indem Gesundheitsdaten aus Implantaten, Wearables und Fragebögen kombiniert werden.
Gesundheitsrelevanz und Zukunftsperspektiven
Das Projekt zielt darauf ab, die Lebensqualität älterer Menschen zu steigern und die Belastungen durch nicht übertragbare Erkrankungen des Bewegungsapparats zu senken. Besondere Aufmerksamkeit gilt Krankheiten wie Arthrose, rheumatoide Arthritis und Osteoporose, die die Babyboom-Generation stark betreffen. Damit reagiert die Forschung auf die steigenden Anforderungen einer alternden Gesellschaft.
Ein innovativer Aspekt der Implantate ist der integrierte Bewegungsmechanismus mit Minimotoren aus Nickel-Titan-Drahtbündeln, die eine hohe Zugkraft und schnelle Reaktion ermöglichen. Die Sensortechnik zur Messung von Verformungen und dem Heilungsfortschritt ist ebenfalls ein wesentlicher Bestandteil dieser fortschrittlichen Implantate. Patienten können das Implantat zudem über ein Smartphone steuern, was eine Anpassung unter ärztlicher Anleitung ermöglicht.
Darüber hinaus wird die Technologie auch für kleinere Knochen und Anwendungen in der Gesichtschirurgie weiter miniaturisiert. Zudem gibt es bereits Pläne zur Gründung der Firma mateligent GmbH, die sich darauf spezialisiert, diese Forschungsergebnisse in die praktische Anwendung zu überführen. Zusammen mit dem Zentrum für Mechatronik und Automatisierungstechnik (ZeMA) in Saarbrücken werden weitere Entwicklungen angestrebt, die auch über die medizinische Anwendung hinausgehen können, wie zu sehen ist bei anderen potenziellen Anwendungen der Formgedächtnis-Technologie in verschiedenen Bereichen wie Kühl- und Heizsystemen.
Die Fortschritte in diesem Bereich zeigen eindrucksvoll, wie moderne Technologien und interdisziplinäre Zusammenarbeit wegweisende Lösungen für die Herausforderungen unserer Gesundheitssysteme bieten können, insbesondere in einer Zeit, in der die Behandlung chronischer und altersbedingter Krankheiten zunehmend an Bedeutung gewinnt.
Für weitere Informationen zu dem Forschungsprojekt und den Entwicklungen rund um die smarten Implantate kann auf die Webseiten der Universität des Saarlandes, Das Wissen und der Fraunhofer-Gesellschaft zugegriffen werden.
