Intelligenter integrierter Stent

• Antragsteller: Dr. Daniil Karnaushenko; Professor Dr. Oliver G. Schmidt
• Fachliche Zuordnung: Mikrosysteme ; Biomaterialien ; Biomedizinische Systemtechnik ; Elektronische Halbleiter, Bauelemente und Schaltungen, Integrierte Systeme, Sensorik, Theoretische Elektrotechnik ; Herstellung und Eigenschaften von Funktionsmaterialien
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 456145072

"Intelligente" Stents haben sich in den letzten Jahren weltweit zu einem wichtigen Forschungsfeld entwickelt. Trotz der weltweiten Akzeptanz von Stents bei der Behandlung von Gefäßverschlüssen ist das Wiederauftreten von Verschlüssen durch eine Restenose an derselben Stelle ein häufiges Problem. Die Arterie muss kontinuierlich mit Röntgensystemen überwacht werden, um eine Restenose vorherzusagen und zu verhindern, und nicht zu einem erheblichen Lebensrisiko für den Patienten folgen. Viele neuartige Materialien aus Metalllegierungen und biologisch abbaubaren Polymeren werden verwendet, um diese Probleme zu lösen – darunter auch die einfache Bestückung der Stents mit passiven sensorischen Komponenten, um beispielsweise den Blutdruck drahtlos zu überwachen. Die aktuellen Technologien, die auf die Stents angewendet werden, ermöglichen jedoch einfache, nicht monolithische elektronische Lösungen. Mit diesem Projekt werden wir über den Stand der Technik hinausgehen und einen neuen Ansatz verfolgen, der die Herstellung von Stents mit integrierten magnetischen und elektronischen Funktionen in einer monolithischen planaren Herstellungsweise ermöglicht. Die intelligenten Stents werden zahlreiche Dünnschichtsensorelemente sowie passive und aktive Komponenten integrieren. Die Stents werden sich auf formbare Werkstofftechnologien stützen, um planare Strukturen in eine dreidimensionale „Swiss-Roll“-Architektur umzuwandeln, die ihre Form nach Bedarf anpassen kann. Dies ist ein einzigartiges Merkmal für die Elektronik im Allgemeinen und sehr nützlich bei der Konstruktion von Implantaten. Wir werden diese Funktion in der Fertigung und in möglichen Anwendungsszenarien untersuchen, in denen kardiovaskuläre Stents während der Implantation montiert und eingesetzt werden können und in einer dynamischen Umgebung, die einem kardiovaskulären System ähnelt, arbeiten können. In unserer Studie werden wir die entscheidenden Schlüsselpunkte adressieren, die die Herstellung des Stentkörpers durch Mikrofabrikation und eine anschließende 3D-Selbstmontage beinhalten. Unser Arbeitsprogramm enthält die Integration von passiven und aktiven elektronischen Funktionen zur kontinuierlichen Echtzeitüberwachung von Puls, Blutfluss und Blutdruck. Darüber hinaus werden wir die Stents und Stentmaterialien in einem Modellphantom bewerten. Unser Projektvorschlag basiert auf einer langjährigen Expertise in der Materialsynthese, -charakterisierung und -verarbeitung am Leibniz IFW Dresden sowie auf der Expertise in der Mikrostrukturierung und der mikroelektronischen Integration in dreidimensionalen „Swiss-Roll“-Architekturen, die an der TU Chemnitz verfügbar ist. Dieses Projekt wird von der Unterstützung des Mercator-Kollegen Prof. Dr. CheolGi Kim profitieren, der Experte für Bio- und Magnetsensoren mit einem breiten Netzwerk von Kooperationen am Daegu Gyeongbuk-Institut für Wissenschaft und Technologie, an der Medizinischen Universität Youngnam und an der Sangji-Universität von Korea ist.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Süd-Korea
• Kooperationspartner: Professor Dr. CheolGi Kim