Entwicklung und in vitro Charakterisierung von NiTi-Dünnschicht Herzklappensegeln

Loger, Klaas

Die Transkatheter-Aortenklappenimplantation ist ein stark wachsender Bereich innerhalb der modernen Kardiologie. Heutige, mit Katheter implantierbare Klappen bestehen aus einem stabilen Stent aus Metall, in den Klappensegel aus biologischem Gewebe eingenäht sind. Ein entscheidender Nachteil dieser Gewebesegel ist jedoch die durch Degeneration und Verkalkung hervorgerufene begrenzte Haltbarkeit. Bisher konnte kein geeignetes anorganisches Material als Ersatz etabliert werden, doch durch ihre Superelastizität, ihre hohe Stabilität und Biokompatibilität ist die Formgedächtnislegierung Nickel-Titan ein Material, das biologisches Gewebe in Herzklappenimplantaten ersetzen könnte. Ziel dieser Arbeit war die Entwicklung und in vitro Charakterisierung von einer dreisegeligen Herzklappenstruktur aus NiTi-Dünnschichtmaterial für transkatheterimplantierte Herzklappenprothesen. Zu diesem Zweck wurden freitragende NiTi-Dünnschichten durch Magnetronsputtern, Lithographie und nasschemisches Ätzen hergestellt und ein Formungsprozess für Dünnschicht-Herzklappensegel entwickelt. Die Zusammensetzung der Filme, die Phasenübergangstemperaturen sowie die mechanischen Eigenschaften des NiTi wurden untersucht, um die Eignung des Materials für die Herstellung von Herzklappensegel zu prüfen. Die Funktionalität der Klappensegel wurde im hydrodynamischen Herzklappentester getestet und die transvalvulären Druckdifferenzen und das Öffnungs- und Schließverhalten der Segel beschrieben.

The transcatheter aortic valve implantation is a rapidly growing field of modern cardiology. Up to date, transcatheter implantable valves consist of biological tissue leaflets, which are sutured to a metal stent frame. The major disadvantage of this biological tissue leaflets is their limited durability. The search for a suitable inorganic replacement for the biological transcatheter valve leaflets continues. Due to the super-elasticity, a high stability and its biocompatibility, the shape memory alloy nickel-titanium material could replace biological tissue in heart valve implants. The aim of this work was the development of heart valve leaflets fabricated from NiTi thin film material for transcatheter implanted prosthetic heart valves. To this end, freestanding NiTi thin films were prepared by magnetron sputtering, lithography, chemical wet etching and a molding process for thin heart valve leaflets was developed. Film composition, phase transition temperatures and mechanical properties of the NiTi thin films were analyzed to test the feasibility of the material for heart valve leaflets. The functionality of the leaflets has been tested in a hydrodynamic heart valve tester and the transvalvular pressure differences and the opening and closing behavior of the valve leaflets were described.

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Loger, Klaas: Entwicklung und in vitro Charakterisierung von NiTi-Dünnschicht Herzklappensegeln. 2017.

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