Flüssigmetalle machen Operationen obsolet
MIT-Wissenschaftler lassen überflüssige medizinische Geräte im Körper rückstandslos zerfallen
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Flüssigmetalle dringen in Metalle ein und sprengen diese auf (Illustartion: mit.edu) |
Cambridge/Boston (pte002/11.11.2022/06:05)
Forscher des Massachusetts Institute of Technology (MIT) arbeiten an Flüssigmetallen für Stents oder Medikamentendepots, die sich nach getaner Arbeit auflösen und vom Körper vollständig abgebaut werden. Heute sind dazu noch OPs nötig, auf die somit verzichtet werden könnte. Die MIT-Experten zerstören die Metallteile im Körper, indem sie die Bindungen zwischen deren Molekülen schwächen, sodass sie rückstandslos zerfallen.
Ungiftige Flüssigmetalle
Werden die Metalle der Implantate einem flüssigen Metall ausgesetzt, das als eutektisches Gallium-Indium (EGaIn) bekannt ist, zersetzen sie sich. Wenn die beiden Metalle in einem bestimmten Verhältnis miteinander gemischt werden, bilden sie eine Flüssigkeit. Das Phänomen nennt sich Eutektik. In der Praxis würde der Auflösungsprozess ausgelöst, wenn dem Patienten EGaIn-Mikropartikel verabreicht werden. Untersuchungen an Nagetieren zeigen, dass Gallium-Indium selbst bei hohen Dosen nicht toxisch ist. "So können wir auf Eingriffe wie Endoskopie oder OP zum Entfernen von Geräten verzichten", sagt Giovanni Traverso, MIT-Entwickler und Gastroenterologe am Brigham and Women's Hospital.
Seit mehreren Jahren arbeitet Traversos Labor an Geräten, die verschluckt werden und tage- oder wochenlang im Verdauungstrakt verbleiben. Sie setzen nach einem bestimmten Zeitplan Medikamente frei. Die meisten dieser Geräte bestehen aus Polymeren, aber in letzter Zeit setzen die Wissenschaftler auch auf Metalle, die robuster sind. Eine der Herausforderungen bei der Bereitstellung von Metallgeräten besteht jedoch darin, einen Weg zu finden, sie zu entfernen, sobald sie nicht mehr benötigt werden.
Erfolgreiche Tests mit Alu
Das MIT-Team hat sich, als es um die Entfernung der Geräte ging, von einem Phänomen inspirieren lassen, das als Flüssigmetallversprödung bekannt ist. Dieser Prozess ist als Fehlerquelle in Metallkonstruktionen bestens erforscht. "Bestimmte Kombinationen von flüssigen Metallen gelangen in die Korngrenzen von festen Metallen", sagt Vivian Feig, die bei Traverso promoviert hat. Das könne dazu führen, dass sie dramatisch schwächer werden und versagen. "Wir wollten sehen, ob wir diesen bekannten Fehlermechanismus nutzen können, um biomedizinische Geräte abzubauen." Es gelang - und zwar am besten, wenn sie aus Aluminium gefertigt waren.
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