Nachrichten 31.07.2016

Neue Oberflächen sollen Implantatinfektionen stoppen

Implantatassoziierte Infektionen sind eine gefürchtete kardiochirurgische Komplikation. Neue Oberflächen sollen das Risiko reduzieren.

Implantatinfektionen führen zum Verlust der Organfunktion und zu einer reduzierten Lebensqualität. Die Prävalenz liegt bei 4 % (nach Gefäßprothetik) bis 40 % (nach VAD-Implantation). Oft sind dann Re-Operationen nötig, die lebensbedrohliche Komplikationen wie eine Herzklappeninfektion nach sich ziehen können. Auch bei dentalen, orthopädischen und neurochirurgischen Implantaten wird der langfristige Therapieerfolg durch Infektionen gefährdet. „Leider liegen Revisionen nach Implantatinfektionen auf Rang 6 der häufigsten Operationen in Deutschland“, berichtete Prof. Dr. Meike Stiesch, Hannover. „Allein die infektionsbedingten Implantatausfälle verursachen pro Jahr Kosten von etwa einer Milliarde Euro.“

Die Infektionen erfolgen entweder intraoperativ, durch hämotogene Streuung oder über die Durchtrittstellen. Die übertragenen Keime bilden auf den Implantatoberflächen äußerst resistente Biofilme in Form einer extrazellulären Matrix. Sie gibt dem Biofilm Struktur und schützt die Keime vor Austrocknung, dem Zugriff von Antibiotika und der Eliminierung durch Immunzellen. Die sicher verpackten Mikroorganismen verändern zudem ihre metabolische Aktivität und modulieren durch das sogenannte Quorum-Sensing die Aktivität ihrer Gene. Das alles führt dazu, dass der Biofilm nach etwa sechs Wochen kaum noch durch Antibiotika aufgelöst werden kann.

Mittels Molekulardiagnostik und einem Ultraschallverfahren können Implantatinfektionen mit höherer Sensitivität und Spezifität diagnostiziert werden als mit klassischen kulturabhängigen Verfahren. „Ohne die modernen Diagnosetechniken erreichen wir therapeutisch meist nur eine Keimsuppression mit einer Heilungsrate von vielleicht 50 %. Dagegen streben wir mit der neuen Diagnostik eine Keimeradikation mit Heilungsraten von bis zu 95 % an“, so Stiesch.

Das Ziel heißt weniger Biofilm und bessere Zellbildung

Bei der Prävention von Implantatinfektionen geht es darum, die Biofilmbildung zu reduzieren, die Anlagerung von humanen Zellen zu fördern und pathologische Gewebereaktionen zu minimieren. Ein derzeit verfolgter Ansatz ist die Funktionalisierung von Implantatoberflächen durch ultradünne Polymerschichten, die die Anheftung von Bakterien erschweren, jedoch die Adhäsion humaner Zellen erleichtern. Er wird vom hannoverschen interdisziplinären Forschungsverbund Biofabrication entwickelt.

Eine weitere Möglichkeit besteht in der Entwicklung von Implantatoberflächen mit einer porösen Titanoxidschicht, die sowohl die Aufnahme von Kalzium zulässt und damit osteopromotiv wirkt, als auch die Aufnahme antibakterieller Wirkstoffe ermöglicht. Außerdem gibt es Ansätze, durch Laserablation veränderte Oberflächentopografien zu generieren und dadurch die Infektionsgefahr zu reduzieren.

Forschungsverbünde suchen nach neuen Implantatoberflächen

Mit dem Thema Implantatinfektion befasst sich die „Internationale Interdisziplinäre Allianz gegen implantatassoziierte Infektionen“ (I4A)“, ein 2012 in Hannover gegründeter Forschungsverbund, der eng mit der nordamerikanischen „Multidisciplinary Alliance against Implant-Related Infections“ kooperiert. Dort werden die für Implantatinfektionen verantwortlichen Keime über eine Biobank-Plattform registriert und charakterisiert.

Der Verbund treibt außerdem die Forschung zu Diagnostik und Therapie von Implantatinfektionen voran, definiert Behandlungsansätze und diskutiert geeignete Strategien mit Vertretern der Industrie und des Gesundheitssystems. Er ist dem niedersächsischen Zentrum für Biomedizintechnik, Implantatforschung und Entwicklung (NIFE) angegliedert.

Literatur

Symposium im Rahmen der Herz Lungen Messe Hannover (HHM) am 4. Juni 2016