Entwicklung eines mikroinvasiven, größenskalierbaren und biosensitiven Anastomosierungssystems für die Viszeralchirurgie

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professorin Dr. Petra Mela; Professor Dr. Dirk Wilhelm
• Fachliche Zuordnung: Biomaterialien ; Allgemein- und Viszeralchirurgie ; Konstruktion, Maschinenelemente, Produktentwicklung
• Förderung: Förderung seit 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 386233407

Die Anastomose von zwei Darmabschnitten, beispielsweise nach der Resektion eines Tumors, gehört zu den kritischsten Eingriffen in der Viszeralchirurgie. Traumaminimierung und die kontinuierliche Verbesserung des post-operativen Heilungsverlaufs ist ein Hauptziel der Forschung in der Chirurgie (Laparoskopie, Robotik etc.). Zu diesem Zweck stellen endoluminale Systeme und Ansätze, die zusätzliche Inzisionen vermeiden, eine wichtige Lösung dar. In diesem Sinne wurde im Rahmen des DFG Projektes CONNECT an der Entwicklung einer mikroinvasiven, patientenadaptiven, endoskopischen Anastomosierungstechnik für die Einweganwendung im Gastrointestinaltrakt geforscht. Mittels additiver Fertigungsverfahren wurde hierzu ein modularer, größenskalierbarer Demonstrator entwickelt, der einen Applikator und ein zweiteiliges Implantat umfasst. Ausgehend von dem erfolgreichen Abschluss von CONNECT und von den Erkenntnissen der ersten Förderperiode, ergaben sich weiterführende Themenbereiche, die nicht im Fokus der ersten Umsetzung lagen, und daher im Rahmen einer zweiten Förderphase erarbeitet werden sollen. Um die gesamte Anastomosenprozedur endoluminal durchführen zu können, müssen folgende Forschungsbereiche gezielt adressiert werden: • Vollständiger Verzicht auf externe (laparoskopische) Manipulation durch für die Gewebemanipulation optimierte, endoskopische Endeffektoren • Endoskop-unabhängige Führung durch den Darm und Implantatapplikation mittels eines aktiv navigierenden Overtube-Systems • Verringerung der Komplexität und der Systemdimensionen durch umfassende Nutzung miniaturisierter Hydraulikansätze und Integration effizienter Kinematiken • Integration eines degradierenden, biosensitiven Implantats, das auf das physiologische Heilungsverhalten der Anastomose reagiert und hiermit optimale Heilungsbedingungen für eine adaptive und leckagendichte Kompressions-anastomose gewährleistet • In-vivo-Bewertung des neuen Systems (CONNEXT). Erklärtes Ziel der zweiten Förderperiode ist es, mittels additiver Fertigung, ein voll adaptierbares Anastomosierungssystem, genannt CONNEXT, und final eine vielseitig einsetzbare Plattform für die komplette endoluminale Intervention, zu schaffen. Die angestrebten Innovationen weisen hierbei, neben der Anwendung in CONNEXT, ein sehr hohes Verwertungspotential und dürfte nicht nur für die Medizin von höchster Relevanz sein. Um unsere Entwicklungen zu testen, möchten wir in einem ersten Schritt eine geeignete in-vitro Umgebung für die Testung aller Funktionalitäten (Dichtigkeit, Kompressionsadaption, Degradation) v.a. des Implantats schaffen und darüber hinaus im Rahmen einer Tierstudie mit 8 Schweinen eine Validierung des adaptierbaren Anastomosierungssystems durchführen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen