Beschichtung aus Kohlenstoff erhöht Bioverträglichkeit medizinischer Implantate

Weit dünner als ein Haar, und doch eine wirksame Barriere gegen Zellgifte: Hauchdünne Kohlenstoffschichten können verhindern, dass Giftstoffe aus medizinischen Implantaten oder Kunststoff-Petrischalen an die Oberfläche gelangen.

Wissenschaftler aus Rheinbreitbach und Kaiserslautern stellen so genannte „amorphe Kohlenstoffbeschichtungen“ her, mit denen sich beispielsweise Gefäßstützen oder Kulturschalen für Stammzellen „veredeln“ lassen. Um zu testen, inwieweit die Beschichtungen die Erwartungen erfüllen, kooperieren sie mit Zellbiologen der Universität Bonn.

Kardiologen weiten verengte Herzkranzgefäße heute meist mit einem Ballonkatheter und stützen die Ader danach mit einem Metallröhrchen, einem Stent. Um diesen Fremdkörper vor dem Immunsystem „zu verstecken“, suchen die Mediziner nach Materialien, die möglichst schnell von Zellen der Gefäßinnenwand bewachsen werden. Die Firma NTTF – new technologies in thin films – und das Institut für Dünnschichttechnologie in Kaiserslautern stellen ultradünne Beschichtungen aus Kohlenstoff her, mit denen sich Stents und andere medizinische Implantate „veredeln“ lassen. Bonner Zellbiologen untersuchen dann, wie „bioverträglich“ die beschichteten Materialien sind: Wie gut wachsen Hautzellen auf den „veredelten“ Stents? Und entwickeln sie sich so, wie sie es auch im Körper tun würden?

Obwohl lediglich etwa 35 millionstel Millimeter dick, verhindern die Beschichtungen aus Kohlenstoff, dass Substanzen aus dem beschichteten Material an die Oberfläche gelangen – beispielsweise Metallionen oder Weichmacher aus Kunststoffen, die für Zellen giftig sind. Außerdem reagieren sie nicht mit anderen Substanzen, sind flexibel, diamantähnlich hart und lassen sich auf beliebige Werkstoffe aufdampfen. Da dies schon bei Temperaturen unter 50 Grad gelingt, kann man auch Kunststoffe beschichten.

Die Bonner Zellforscher testeten verschiedene beschichtete und unbeschichtete Materialien, inwieweit sich auf ihnen menschliche Epithelzellen, z.B. Zellen der Haut, vermehren und entwickeln können. Beschichtete Stents waren beispielsweise schon nach kurzer Zeit gleichmäßig bewachsen, unbeschichtete dagegen kaum. Die niedrige Temperatur bei der Herstellung der Beschichtung macht es zudem möglich, auch Zellkulturgefäße aus Plastik mit Dünnschichten zu versiegeln. Zellkulturen sind sehr empfindlich; kleinste Mengen Weichmacher oder andere Substanzen können ihre Entwicklung stören und verhindern, dass sie sich teilen und vermehren. Bislang verwenden Zellforscher für ihre Versuche teure Gefäße aus Spezial-Kunststoff. Beschichteter Kunststoff, so zeigen erste Tests, ist eine kostengünstige Alternative – in den Kulturschalen wuchsen die menschlichen Zellen ganz normal heran. Inzwischen ist das Verfahren so weit gereift, dass es zum Patent angemeldet wurde.

Die Wissenschaftler werden ihre Ergebnisse vom 18. bis zum 30. November während einer Ausstellung im Düsseldorfer Landtag präsentieren. Weitere Informationen: www.diedrittemission.nrw.de

Ansprechpartner:

Professor Dr. Volker Herzog
Institut für Zellbiologie der Universität Bonn
Telefon: 0228/73-5301
E-Mail: herzog@uni-bonn.de

Dr. Udo Grabowy, NTTF
Tel.: 02224/968881
E-Mail: udo.grabowy@nttf.de