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Immer dünner – immer fester

Prof. Günter Lorenz entwickelt Kunststoffe für Ballonkatheter

Der Einsatz von Ballonkathetern gehört längst zur Routine jeder größeren Klinik, um Engstellen in Blutgefäßen zu erweitern. An der Reutlinger Hochschule leitet Prof. Günter Lorenz, 46, ein Forschungsprojekt mit dem Ziel, die aufblasbaren Lebensretter für immer spezialisiertere Anwendungen tauglich zu machen.

28.08.2010
  • Bernd Ulrich Steinhilber

Reutlingen. Der Polymerchemiker Prof. Günter Lorenz war schon Projektmanager und Leiter der Ballonentwicklung bei den Abbott Laboratories in Rangendingen, bevor er im Jahr 2004 einen Ruf an die Fakultät Angewandte Chemie der Reutlinger Hochschule erhielt. Seit Februar diesen Jahres hat er ein zweijähriges Forschungsprojekt laufen, an dem der Nufringer Materialhersteller Ensinger, der Stuttgarter Kunststoffmaschinengerätebauer Coperion und die Universität Stuttgart beteiligt sind – aber kein Medizinproduktehersteller, wie Lorenz im Gespräch mit dem TAGBLATT feststellt, weil man das Material mehreren Katheterherstellern anbieten möchte.

Tatsächlich sind Ballonkatheter in den Kliniken nicht mehr wegzudenken. Denn was durch sie „prima vista“ diagnostiziert wird, kann sofort therapiert werden, indem der Arzt das Blutgefäß durch den am Katheter mitgeführten Ballon dehnt und zur dauerhaften Stütze nötigenfalls einen „Stent“ implantiert. Die nahezu schmerzfreie Methode macht viele Operationen überflüssig. Trotz aller Routine in der Anwendung, stellt die Entwicklung von Ballonkathetern für medizintechnische Firmen aber eine ständige Herausforderung dar. Schließlich müssen die aus Polymeren hergestellten Ballons Drücke zwischen 8 bis 20 bar, besser noch bis 30 bar aushalten – im Vergleich mit einem Autoreifen also das Mehrfache.

Dabei weisen Ballonkatheter minimale Wandstärken von 20 bis 50 Mikrometern auf, was etwa der Hälfte eines Haardurchmessers entspricht. Anderseits steigen die Anforderungen an die Hersteller auch von Seiten der Medizin. Sie ist auf besonders reißfeste Materialien angewiesen und auf Instrumente, die sich für immer kleinere und feinere Anwendungen einsetzen lassen.

Das Material dem Produkt anpassen

So müssen die Kunststoffballons an der Spitze des Katheters möglichst unempfindlich gegen Kalkablagerungen sein und sollten bei der Berührung scharfer Kanten nicht aufplatzen. Ausschließen lässt sich das freilich nicht. Doch könne man die Materialeigenschaften so festlegen, dass die Ballons nach einem bestimmten Muster – nämlich ausschließlich in Längsrichtung – aufplatzen, damit sich der Katheter ohne größere Schwierigkeiten wieder aus der Arterie herausziehen lässt.

Tatsächlich wäre die chemische Industrie in der Lage, Kunststoffe mit solchen Eigenschaften herzustellen, allerdings in Größenordnungen von mehreren zehntausend Tonnen, bevor sich dies wirtschaftlich darstellen lässt. Mengen, für es aber keine Abnehmer gibt. „Wir haben bei Abbott in Rangendingen 200 Kilogramm im Jahr verarbeitet“ – und in der Not „das Produkt an das zur Verfügung stehende Material angepasst“, sagt Lorenz. „Aber das ist der falsche Weg. Man muss das Material dem gewünschten Produkt anpassen.“

Medizintechnische Firmen werden in ihrer Entwicklung schlicht und einfach dadurch behindert, dass sie nicht über die geeigneten Materialien verfügen, woraus sich für Lorenz folgende Konsequenz ableitet: „Wir müssen langfristig die Sache selbst in die Hand nehmen und Verfahren entwickeln, die die Produktion kleinerer Hochleistungskunststoffe wirtschaftlich machen“ – eine Erkenntnis, die zu dem Forschungsprojekt an der Reutlinger Hochschule führte, das sich als Herstellung spezialisierter Kunststoffe für Nischenanwendungen umschreiben lässt.

Eine Brücke zwischen großtechnischer Kunststoffproduktion und Mindermengenfertigung, sieht Lorenz in einem Verfahren, das als „reaktive Extrusion“ bezeichnet wird. Um handelsüblichen Kunststoffe in Hochleistungskunststoffen zu modifizieren, werden dabei Kohlenstoffnanoröhrchen, so genannte Nanotubes, mithilfe von Extrudern in die handelsüblichen Kunststoffe eingearbeitet. „Nanotubes sind das perfekte Verstärkungsmaterial.“

Polymere und Carbon Nanotubes

„Wir müssen bessere Materialien finden“, sagt Lorenz, „mit denen wir die Wandstärken immer dünner und immer reißfester machen können – damit man es irgendwann einmal bis ins Gehirn schafft.“

Bei diesem Forschungsprojekt soll es nicht bleiben. Die Reutlinger Hochschule wolle den Schwerpunkt im Bereich der Polymertechnologie weiter ausbauen. Denn das passe perfekt an eine Hochschule mit anwendungsorientierter Forschung. Zum einen lassen sich zusammen mit der Industrie Produkte entwickeln, zum anderen die Projekte in die Lehre einbringen. Schließlich könne man über Lizenzgebühren Forschung und Lehre an der Fakultät finanzieren. Vor allem aber wolle man damit „den Studierenden hervorragende Zukunftsperspektiven“ bieten.

Polymere sind chemisch reine Verbindungen aus Riesenmolekülen, die nach Einarbeitung von Additiven, wie zum Beispiel Farbpigmenten, zu Kunststoffen als Werkstoffe werden. Bei Carbon Nanotubes handelt es sich um Kohlenstoffnanoröhrchen, eine neue röhrenförmige Modifikation des Elementes Kohlenstoff, wie Graphit oder Diamant, die eine extreme Festigkeitbesitzt.

Prof. Günter Lorenz entwickelt Kunststoffe für Ballonkatheter
Hochleistungskunststoffe für Nischenanwendungen: Der Polymerchemiker Prof. Günter Lorenz mit einem seiner Ballonkatheter. Bild:Haas

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28.08.2010, 12:00 Uhr

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