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Untersuchung der durch chirurgische Implantatmaterialien induzierten lokalen und systemischen Entzündungs- und Immunreaktionen

Eine interdisziplinäre Forschungsgruppe des Instituts für Medizinische Biochemie und Molekularbiologie und der Klinik und Poliklinik für Allgemeine Chirurgie, Viszeral-, Thorax- und Gefäßchirurgie

 

PD Dr. Michael Schlosser (Leiter), PD Dr. Andreas Hoene (stellv. Leiter), PD Dr. Maciej Patrzyk

 

In der Chirurgie werden verschiedene körperfremde Materialien in Form von Implantaten dauerhaft oder vorübergehend in den menschlichen Körper eingebracht, wie beispielsweise als Gefäßprothesen und Stents, als Herniennetze oder als künstliche Gelenke. Zu den hierfür verwendeten Biomaterialien zählen insbesondere polymere Kunststoffe wie Polyethylenterephthalat (PET, Polyester®), Polytetrafluorethylen (PTFE, Dacron®) und Polypropylen (PP), metallische Werkstoffe wie Titan-Legierungen und Edelstahl oder keramische Materialien auf der Basis von Calciumcarbonat. Alle diese Materialien induzieren nach ihrer Implantation trotz nachgewiesener in vitro Biokompatibilität eine charakteristische Reaktionskaskade im menschlichen Körper.

 

Teil dieser Reaktionen ist eine zunächst akute und später chronische Entzündung, die typischerweise für die gesamte Verweildauer des Implantats besteht und durch die Anwesenheit von Makrophagen, mehrkernigen Riesenzellen sowie anderen Entzündungszellen am Implantationsort gekennzeichnet ist. Systemisch sind materialspezifische Veränderungen im Serumprofil pro- und anti-inflammatorischer Zytokine nachweisbar. Darüber hinaus ist in Abhängigkeit vom Material auch die Bildung spezifischer Antikörper möglich. Diese Entzündungsprozesse sind einerseits wichtig für die Wundheilung nach der Implantation, können jedoch andererseits auch das Einwachsen des Implantats verhindern sowie durch Biodegradation dessen Stabilität und Funktion beeinträchtigen, und damit sowohl kurz- als auch langfristig den klinischen Erfolg der Implantation verhindern.

 

Die Forschungsgruppe Prädiktive Diagnostik untersucht in vivo die lokalen und systemischen Entzündungs- und Immunreaktionen, die durch verschiedene Implantatmaterialien sowie deren Oberflächenmodifizierungen hervorgerufen werden. Dies erfolgt in tierexperimentellen Studien insbesondere mit Methoden der Histologie und Immunhistochemie sowie der speziell entwickelten Immunassays. Ziel dieser Arbeiten ist zum einen, den Einfluss verschiedener Beschichtungen und physiko-chemischer Oberflächenmodifikationen auf die lokalen und systemischen implant-induzierten Entzündungsprozesse zu analysieren. Darüber hinaus sind Interaktionen zwischen den lokalen Reaktionen am Implantationsort und systemischen Prozessen wie der Bildung von Antikörpern und Änderungen im Zytokinprofil ein zentraler Forschungsgegenstand, um deren Nachweis im Serum als prognostischen Marker für implantatbedingte Komplikationen und als Methode zur Biokompatibilitätstestung zu etablieren.

 

Die Forschungsarbeiten zur Immunogenität und Biokompatibilität medizinischer Implantatmaterialien werden seit 2016 im Rahmen des Verbundforschungsvorhabens "Regenerative Implantate mit multiplen Wachstumsfaktoren" kofinanziert von der Europäischen Union aus dem Europäischen Fonds für Regionale Entwicklung (EFRE). 



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