Biologische Untersuchung von Implantatmaterialien

Um beurteilen zu können, wie der menschliche Körper Implantate verträgt, haben Forschende des Fraunhofer-Institutes für Keramische Technologien und Systeme IKTS ein neues Testsystem entwickelt.

Die Verträglichkeit von Implantaten hängt wesentlich vom eingesetzten Material ab. Daher werden Implantatmaterialien in einer künstlichen Laborumgebung, die dem lebenden Organismus nachempfunden ist, umfassend geprüft. Für diese In-vitro-Tests stellen die Materialhersteller Prüfkörper zur Verfügung, die sich entsprechend ihrer Herstellungsverfahren in Größe und Form stark unterscheiden. Testet man diese Prüfkörper in einer herkömmlichen Zellkulturplatte, lassen sich die Ergebnisse nicht direkt quantitativ vergleichen, da verschieden große Bereiche des jeweiligen Prüfkörpers mit Testflüssigkeit benetzt werden, erklärt das Fraunhofer IKTS.

Neuartiges modulares Testszenario für Implantatmaterialien

Mit dem am Fraunhofer IKTS entwickelten Testsystem »ClicKit-Well« werden laut Institutsangaben auf den Materialprüfkörpern definierte Bereiche geschaffen, die mit der Testflüssigkeit, z. B. Blut- oder andere Körperzellen, in Kontakt kommen. »Diese Testflächen werden erzeugt, indem eine flexible, durchlochte Silikonmatte auf die Oberseite des zu testenden Materials gepresst und fluiddicht fixiert wird. Dieser sogenannte Well-Aufsatz ist einer Standardzellkulturplatte nachempfunden« erläutert Dr. Juliane Spohn, Leiterin der Gruppe Biologische Materialanalytik am Fraunhofer IKTS. In die Wells werde Testflüssigkeit eingebracht und so die Wechselwirkung mit dem Materialprüfkörper untersucht. Da die so realisierten Testflächen immer gleich groß seien, könnten diese direkt quantitativ verglichen werden. So seien genauere Ergebnisse möglich.

Je nach Größe des Materialprüfkörpers, können laut IKTS verschiedene Tests gleichzeitig an einem Prüfkörper durchgeführt werden. So lassen sich im Vergleich zu etablierten Systemen bis zu 75 Prozent Material und Kosten sparen.

Vielfältige Anwendungsmöglichkeiten

»Das Testsystem kann überall da eingesetzt werden, wo die Wirkung eines Materials bzw. einer Materialoberfläche auf angrenzende Bereiche von Interesse ist«, erklärt Spohn. »Das betrifft insbesondere die Wechselwirkung mit biologischen Materialien, Zellen, Geweben und auf molekularer Ebene mit Proteinen. Entsprechend ist das Testsystem vor allem für Forschungsinstitute und Prüflabore relevant. Gemeinsam mit Anwendern möchten wir ›ClicKit-Well‹ weiterentwickeln und für weitere Medizinprodukte und Einsatzgebiete adaptieren«.

Interessante Anwendungen eröffnen sich laut IKTS auch in Hinblick auf die Herausforderungen durch die aktuelle Corona-Pandemie. Einsatzszenarien des Testsystems wären beispielsweise Untersuchungen neuartiger antiviraler Oberflächen.

Weitere Informationen
Der Prototyp des Systems wird vom 19. bis 23. Oktober 2020 auf der analytica virtuell präsentiert.