Forschung: Intelligenter Faden für die Knopfloch-Chirurgie

Das Material wurde in der Form eines gestreckten Fadens hergestellt, im kühlen Zustand gedehnt und dann zu einem lockeren Knoten geknüpft. Bei Erwärmung „erinnert“ es sich an seine ursprüngliche Länge – der Knoten zieht sich von selbst zu. Fotos: RWTH Aachen

Minimalinvasive Chirurgie erfordert manuelles Geschick beim Operateur. Für den Arzt ist es beispielsweise durchaus knifflig, in dem sehr engen Operationsfeld komplexe Bewegungen auszuführen, wie etwa die Wunden im Körperinneren fachgerecht zu vernähen.
Abhilfe verspricht hier eine Methode, die jetzt gemeinsam an der RWTH Aachen und dem Massachusetts Institute of Technology (MIT) in Cambridge entwickelt wurde. Andreas Lendlein und sein amerikanischer Kollege Robert Langer forschen schon seit einiger Zeit an Kunststoffen mit Formgedächtnis. Schon im vergangenen Jahr erregten sie Aufsehen mit der Entwicklung eines Kunststoffes, der selbst nach einer starken mechanischen Verformung zu seiner ursprünglichen Gestalt zurückkehrt, wenn man ihn auf 65 Grad Celsius erwärmt. Jetzt entwickelten sie einen intelligenten Kunststofffaden, der sich schon bei 40 Grad Celsius an seine Originalform „erinnert“.
„Im Prinzip funktioniert das wie bei einem Gummiband. Auch das kehrt immer wieder in seine ursprüngliche Form zurück“, erläutert Jürgen Schulte von der Aachener Firma MnemoScience. „Bei unserem Faden arbeiten wir mit so genannten phasensegregierten Multiblockcopolymeren, Kunststoffen, die ein Hartsegment und ein Schaltsegment aufweisen.“
Das verspricht die einfache Lösung eines komplizierten Problems. Denn bislang erforderte die Verknotung von Wundgewebe während der Operation höchstes Fingerspitzengefühl. Geraten die Knoten zu fest, stirbt das umliegende Gewebe ab. Sitzen sie hingegen zu locker, bricht die Wunde wieder auf oder vernarbt stärker. Der intelligente Faden könnte es dem Arzt in Zukunft ermöglichen, jederzeit optimale Knoten zu binden. Denn wird das Material in kühlem Zustand gestreckt, zu einem lockeren Knoten geknüpft und danach kurz erwärmt, verkürzt es sich innerhalb von 20 Sekunden auf die Ausgangslänge und zieht den Knoten zu.
Aber auch künstliche Gefäßstützen, Stents, ließen sich aus dem Kunststoff erzeugen. Eine vorübergehende Temperaturerhöhung genügt, und ein gestreckter Faden verwandelt sich in ein korkenzieherartiges Gebilde – ideal, um verengte Blutgefäße offen zu halten.
Außerdem bietet der intelligente Faden einen weiteren entscheidenden Vorteil: Er löst sich während der Heilung ohne Gewebebeeinträchtigung restlos auf. Dies konnten die Forscher aus RWTH und MIT in medizinischen Standardtests an Hühnerembryonen und Zellkulturen zeigen.
Bis der intelligente Faden zum klinischen Einsatz gelangt, wird es allerdings noch einige Zeit dauern. Derzeit laufen die ersten vorklinischen Studien. In zwei bis drei Jahren hoffen die Aachener Wissenschaftler ihr Produkt marktreif entwickelt zu haben. Kay Müllges