Innovationswettbewerb Medizintechnik 2007

Klaus Affeld
Ulrich Kertzscher

Ziel ist die Entwicklung eines neuartigen Katheters für die Peritonealdialyse.

Die Peritonealdialyse wird bei einer Einschränkung oder bei einem Versagen der Nierenfunktion eingesetzt, um das Blut von harnpflichtigen toxischen Substanzen zu befreien. Ein Katheter für die Peritonealdialyse hat die Aufgabe, eine künstliche Verbindung in der Form eines Katheters zwischen der Bauchhöhle und der Außenwelt herzustellen.

Diese Therapie erfordert einen Schlauch, der auf Dauer durch die Bauchwand geführt werden muss. Dies ist eine künstliche Hautdurchleitung und sie funktioniert gewöhnlich nicht ohne Komplikationen: Es treten Infektionen bei etwa 50 % der Patienten auf. Die Infektionen können tief in den Körper eindringen und das Leben des Patienten gefährden. 66 % aller Infektionen führen zu einer unmittelbaren Bauchfellentzündung.

Infektionen an Hautdurchleitungen lassen sich auch durch sorgfältige Pflege nicht verhindern. Dies wird durch die Bildung eines Biofilms verursacht. Ein Biofilm ist die Organisation von Bakterien in der Form einer sessilen Lebensgemeinschaft auf einer Grenzfläche. Er bildet sich an festen Oberflächen und schirmt sich durch eine Schleimschicht gegen die Wirkung des Immunsystems oder eines Antibiotikums ab. Ein Biofilm bildet sich besonders leicht an Fremdkörperoberflächen. Bei einer Hautdurchleitung bildet er sich zuerst an der Grenze, an der sich das Implantat, das Körpergewebe und die keimhaltige Außenwelt treffen. Von dort wächst er am Schlauch entlang in Richtung der Nährstoffquelle, also in das Körperinnere und kann dort zu einer größeren Infektion führen. Trotz großer und langjähriger Anstrengungen konnte das Problem der Infektion bei Hautdurchleitungen bisher nicht gelöst werden.

Die bionische Hautdurchleitung jedoch verspricht hier eine Lösung. Sie wird „bionisch“ genannt, weil sie das biologische Prinzip des Herauswachsens durch die Haut wie bei Fingernagel und Haar nachahmt. Durch das „Herauswachsen“ einer technischen Infektionsschutzmanschette an der infektionsgefährdeten Zone wird ein sich bildender Biofilm aus dem Körper herausgetragen. Er kommt in den Bereich der Nährstoffarmut und trockenen Luft und stirbt ab. Das neue sterile Material wird kontinuierlich oder in Abständen am Fuß der Infektionsschutzmanschette aus dem Körper aus einem Depot gezogen, so dass sie aus dem Körper „herauswächst“. Diese Lösung ist in einem Vorgängerprojekt konstruiert und gefertigt sowie in einem Tierversuch erfolgreich erprobt worden. Die bionische Hautdurchleitung soll im Rahmen dieses Projektes zu einem Funktionsmuster weiterentwickelt werden, das in der Klinik an vier Patienten erprobt werden soll. Ist diese Erprobung erfolgreich, kann in einem sich anschließenden Vorhaben ein klinisches Produkt entwickelt werden.

Schema des Katheter-Systems: Der Katheter (4) wird durch Haut (2) und Bauchdecke (1) bis in die Bauchhöhle (3) gelegt. Die wie eine Ziehharmonika (6) zusammengefaltete Manschette (5) umschließt den Katheter und wird nach und nach herausgezogen. So können keine Bakterien von der Katheteroberfläche in die Bauchhöhle gelangen.

Das Vorhaben wird mit Mitteln des Bundesministeriums für Bildung und Forschung unter dem Förderkennzeichen 01EZ0855 gefördert.