Strömungsbedingte Anlagerung von Blutplättchen an künstlichen Materialien

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Klaus Affeld (†); Professor Dr. Michael Spannagl, seit 10/2010
• Fachliche Zuordnung: Strömungsmechanik
• Förderung: Förderung von 2009 bis 2013
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 155679790

Implantate im Blutkreislauf, wie Gefäßprothesen, künstliche Herzklappen oder auch Blutpumpen, gehören heute zum Klinikalltag. Ihre Wirksamkeit wird jedoch durch thrombo-embolische Komplikationen beeinträchtigt. Es ist deshalb eine Fülle von Arbeiten zur Entstehung von Thromben entstanden, wovon die meisten (90 %) sich mit den Prozessen der Blutgerinnung in vitro und in Ruhe beschäftigen, weitere 10 % mit der Wirkung der chemischen Eigenschaften der Werkstoffe und weniger als 1 % mit der Wirkung der Strömung. Die Wirkung der Blutströmung auf die Thrombenbildung ist also sehr vernachlässigt worden. Die Analyse der Thrombenbildung in vivo mit modernen Methoden zeigt aber, dass die Blutströmung eine entscheidene Rolle bei der Ablagerung von Blutzellen und bei Gefäßverschlüssen spielt - ein Konzept, das von Rudolf Virchow bereits vor über 150 Jahren formuliert wurde. Ziel des vorliegenden Antrags ist die Entwicklung eines mathematischen Modells der Thrombenbildung unter Strömungseinfluss und dessen experimentelle Verifizierung. Ausgangspunkt ist die Hypothese, dass der konvektive und der diffusive Stofftransport von zellulären und gerinnungsaktiven Blutbestandteilen die entscheidenden Vorgänge für die Bildung eines Thrombus sind. In diesem mathematischen Modell soll der Vorgang der Plättchenanhaftung nachgebildet werden. Als Strömung wird dabei die Staupunktströmung mit Ablösung und Wiederanlegen gewählt, die gleiche Phänomene wie die Strömung in Implantaten besitzt. Das Modell wird mit plättchenreichem Plasma mit einer bewährten Methode experimentell überprüft. Dabei wird mit verschiedenen Wandmaterialien gearbeitet. Das Projekt soll also neben dem Modell zum Verständnis der Thrombenbildung auch eine Methode zur Beurteilung der Kontakteigenschaften von Werkstoffen zum Ergebnis haben.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Beteiligte Person: Dr.-Ing. Ulrich Kertzscher
• Ehemaliger Antragsteller: Professor Dr. Armin Josef Johannes Reininger, bis 10/2010