Implantat-Entwicklungsprozess -
Von der Simulation zur präklinischen Testung

Implantat-Entwicklungsprozess -
Von der Simulation zur präklinischen Testung

Die numerische Strömungssimulation dient der Identifikation kritischer Implantatdesign-Elemente und ist Grundlage der fluidmechanischen Designoptimierung. Eine Zielstellung ist die Minimierung des Thrombose­risikos vaskulärer Stents.

Implantat-Entwicklungsprozess -
Von der Simulation zur präklinischen Testung

Die Implantatdesign-Entwicklung basiert insbesondere auf struktur­mechanischen Simulationen. Diese Untersuchungen geben Aufschluss über das biomechanische Verhalten während der Implantation und in physiologischen Belastungssituationen. Sie erlauben eine Prognose der Ermüdungseigenschaften und unterstützen die Risikominimierung im Rahmen von Worst-Case-Analysen.

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Von der Simulation zur präklinischen Testung

Grundlage der Implantatherstellung sind Verfahren zur Mikrostrukturierung und zur generativen Fertigung polymerer und metallischer Prototypen. Ebenfalls erforderlich ist die Entwicklung neuer Verfahren zur Implantatprüfung unter Berücksichtigung zulassungsrelevanter Parameter und ständig steigender Zulassungsanforderungen.

Implantat-Entwicklungsprozess -
Von der Simulation zur präklinischen Testung

Zur gezielten Beeinflussung der Implantat-Gewebe-Interaktion werden Möglichkeiten der Oberflächenfunktionalisierung untersucht. Das Spektrum reicht von der Gestaltung der Oberflächentopografie über die diffusionskontrollierte, lokale Wirkstofffreisetzung bis hin zur Stimulus­responsivität der Implantatbeschichtungen.

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Von der Simulation zur präklinischen Testung

Bioabbaubare Implantatplattformen sind eine Alternative zu permanenten Implantaten und werden als vielver­sprechender Ansatz der regenerativen Medizin verfolgt. Nach Erfüllung der temporären Aufgaben ergeben sich Perspektiven zur Remodellierung/ Regeneration des umgebenden Gewebes. Langfristige implantatassoziierte Komplikationen können so vermieden werden.

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Von der Simulation zur präklinischen Testung

Neben der Implantatentwicklung und -prüfung in vitro spielt die Untersuchung der mechanischen Kompetenz sowie der Implantat-Gewebe-Interaktion in vivo eine entscheidende Rolle. Hierbei stehen die Gewebereaktion und das Abbauver­halten neuartiger Implantate im Fokus.

Implantat-Entwicklungsprozess -
Von der Simulation zur präklinischen Testung

Die Regeneration physiologischer Funktionen ist ein Entwicklungsziel der von RESPONSE verfolgten Implantatkonzepte. Ein wichtiger Aspekt dabei ist die Besiedelung der Implantatoberfläche durch körpereigene Zellen und die Wiederherstellung des physiologischen Status.

Die Entwicklung innovativer Implantate sowie von Systemen für die minimalinvasive Applikation erfolgt auf der Grundlage struktur- und strömungsmechanischer Simulationen.

Darauf aufbauend werden Technologien zur Herstellung und Prüfung von Implantaten entwickelt. Zur Steuerung der Implantat-Gewebe-Interaktion und der Regeneration des Zielgewebes werden Entwicklungsansätze der Oberflächenfunktionalisierung und von abbaubaren Implantatplattformen verfolgt.

Die erfolgreiche präklinische Testung der Implantat-Gewebe-Interaktion, der Gewebeintegration sowie des Abbauverhaltens in vivo ist die Voraussetzung für eine erfolgreiche klinische Translation. Die Partner von RESPONSE realisieren diese Prozesse im Verbund.

IMPLANTATE FÜR DAS HERZ-KREISLAUF-SYSTEM

Systeme und Implantate im Blutkontakt

  • Bioabbaubare Drug-eluting Stents für die vaskuläre Intervention, basierend auf Magnesiumlegierungen und Polymeren, mit dem Potential, eine vollstän­dige Gefäßregeneration zu erreichen 
  • Stimulusresponsive wirkstofffreisetzende Beschichtungen

Minimalinvasive Herzklappentechnologien

  • Chirurgischer und Transkatheter-Aortenklappenersatz 
  • Klappenstrukturen aus Polymeren mit optimierten mechanischen Eigenschaften, dauerhafter Funk­tionalität bzw. gesteuertem Abbauverhalten
  • Besiedelungsgrundlage für eine optimale In-situ-Regeneration
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Elektrostimulation des Herzens

  • Innovative ermüdungsfeste Isolationsmaterialien für Herzschrittmacher- und Defibrillatorsonden
  • Adhäsions- und infektionsprotektive sowie responsive antiinflammatorische Beschichtungskonzepte
  • Topografische Kartierung von Sonden-Gefäß-Kontakten in der Schrittmacherapplikation

Implantatbasierte Therapie der venösen Insuffizienz

  • Konzepte für die physiologische Adaptivität bei minimalinvasiver Applikation
  • Elektrogesponnene polymere Nanofaservliese als Implantatmaterialien
  • Oberflächenmodifizierung mit Proteinen der extrazellulären Matrix zur Förderung der Endothelialisierung und Reduktion von Thromboserisiko und Kalzifizierung 

IMPLANTATE FÜR DAS AUGE

Drug-Delivery-Systeme der nächsten Generation

  • Langzeittherapie des primären Offenwinkelglaukoms
  • In situ polymerisierende Trägersubstanzen zur kontinuierlichen oder stimulusresponsiven Wirkstofffreisetzung
  • Injektionssystem zur minimalinvasiven Applikation

Implantatbasierte adaptive Konzepte zur minimalinvasiven Glaukomtherapie 

  • Ventilkontrollierte Drainage des Kammerwassers
  • Wundheilungsmodulierende lokale Wirkstoff­freisetzung
  • Berücksichtigung demografischer, gesundheits­­ökonomischer und versorgungsmedizinischer Aspekte, Rückkopplung in den Entwicklungsprozess 

Wiederherstellung der Akkommodationsfähigkeit

  • Rekonstruktion des Kapselsacks mit flexiblem präformiertem quellfähigem Polymer
  • Modifiziertes Lens-Refilling
  • Minimalinvasive mikrochirurgische Implantationstechnik 

IMPLANTATE FÜR DAS OHR

Stentbasierte Therapieperspektiven für die Mittelohrentzündung

  • Wiederherstellung der physiologischen Ventilfunktion der Ohrtrompete durch endonasal applizierbares Stentsystem 
  • Abbaubare und permanente Stent­konzepte mit lokaler Medikamenten­freisetzung
  • Entwicklung des Applikationsverfahrens und der Instrumentierung

Hörqualität und Langzeiteffektivität von Innenohrimplantaten

  • Optimierung der Implantat-Gewebe-Grenzfläche 
  • Entwicklung und Testung von innovativen Beschichtungen zur Vermeidung inflammatorischer Prozesse und zur Reduktion der Bindegewebsbildung 
  • Modulierung der Oberflächen­­topografie 
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