Active Stents

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Giorgio Cattaneo; Professor Dr.-Ing. Maurits Ortmanns; Professor Dr.-Ing. Thomas Stieglitz
• Fachliche Zuordnung: Biomedizinische Systemtechnik
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 505063610

Herz-Kreislauf-Erkrankungen und Schlaganfall stellen Haupttodesursachen dar. Beide Krankheiten werden meist durch Verengung oder Verschluss eines Blutgefäßes verursacht. Katheterbasierte Eingriffe ermöglichen eine minimalinvasive Behandlung. Selbstexpandierende Implantate – sog. Stents – haben eine Verkleinerung der Katheterabmessungen ermöglicht. Die Implantation in kleine Blutgefäße kann Gefahren mit sich bringen, wie z.B. In-Stent-Thrombose, distale Embolie, Gefäßrestenose oder -verletzungen. Darüber hinaus weisen Patienten mit Gefäßpathologien häufig Begleiterkrankungen wie Bluthochdruck oder Diabetes auf. Daher besteht hoher Bedarf an vaskulären Implantaten, die mit Überwachungsfunktionen für Gewebe, Flüssigkeitsdynamik, biochemische oder physikalische Parameter ausgestattet sind und das Potenzial haben, die Zuverlässigkeit der Implantate zu verbessern.Das vorgelegte Projekt soll Grundlagenwissen und Methoden für eine langfristige Integration von aktiver Sensorelektronik in hochverformbare, selbstexpandierbare Gefäßimplantate zu entwickeln und so aktive Stents zu realisieren. Drei Partner mit unterschiedlichen und sich ergänzenden Kompetenzen in den Bereichen Elektronik, Stentdesign, Verkapselung, Integration und experimenteller anatomischer Modelle sind beteiligt.Die Universität Freiburg wird Methoden entwickeln, um integrierte Schaltkreise sowie Spulen zuverlässig in flexible Substrate zu integrieren und zu verbinden, um eine lange Lebensdauer in feuchter Umgebung zu erreichen. Diese Systeme werden in geflochtene Stents mit geeigneten Führungs- und Haltestrukturen eingebettet. Entwurf und Entwicklung dieser flexiblen elektronischen Systeme erlauben eine Kompression und Expansion innerhalb der geflochtenen Stents während der Einbringung und Anwendung.Die Universität Ulm wird Stentennas zur Stromversorgung und Kommunikation mit den aktiven Stents sowie integrierte Schaltkreise/Chiplets entwickeln, die das Energie¬management, die Sensorschnittstelle und die Kommunikationselektronik für den aktiven Stent bereitstellen. Als erster experimenteller Prototyp wird eine PCB-basierte Plattform für die Erprobung in groß angelegten Stents zur Verfügung gestellt. Die Universität Stuttgart wird Stentgerüste aus geflochtenen Mikrodrähten als Träger für die Elektronik entwickeln. Die Gerüste werden so konzipiert, dass sie die Integration elektronischer Komponenten ermöglichen und gleichzeitig die Kathetereinführung und Selbstexpansion erlauben. Die Herstellung anatomischer Modelle wird die Untersuchung der Mechanik, der Flüssigkeits- und Hämodynamik und der elektrischen Funktion des aktiven Stents unter Strömungsbedingungen ermöglichen. Gemeinsam arbeiten die drei Partner an der Beantwortung der grundlegenden Frage, wie aktive Elektronik in einem Stent langfristig immobilisiert, mit Strom versorgt und drahtlos zugänglich gemacht werden kann, ohne die Mechanik und Fluiddynamik des Stents in einer physiologischen Umgebung zu beeinträchtigen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen