Orthopädietechnik

Neuer Kunststoff macht Korsett geschmeidig

Zwei junge Frauen albern miteinander herum. Die eine legt sich eine Haarsträhne der anderen über die Oberlippe, so dass es wirkt, als hätte sie einen langen Oberlippenbart. Beide Frauen tragen in der Körpermitte ein kunstvoll verziertes Korsett.

Wirkt nicht wie ein medizinsches Hilfsmittel, sondern wie Mode-Accessoire: das Skoliose-Korsett, das ein Ingenieur und eine Design-Studentin gemeinsam entwickelt haben.

Quelle: Anja Lietzau

Auf der Suche nach einem Industriekleber für den Fahrzeugbau haben Forscher einen neuen Kunststoff geschaffen. Seine Besonderheit: Er kann zugleich hart und weich sein, je nach Bedarf. Das macht ihn für die Orthopädietechnik interessant. von Romy König

Korsett-Träger müssen hart im Nehmen sein: Die Konstruktionen zur Korrektur von Wirbelsäulendefekten sind oft steif, drücken, zumindest sind sie unbequem. Nun hat ein Wissenschaftler und eine Design-Studentin ein medizinisches Korsett entwickelt, das an den passenden Stellen nachgibt und an den Positionen, an denen die Wirbel mehr Unterstützung brauchen, fest und stabil bleibt. Möglich macht dies ein neues Material, das eine „selektive Steifigkeit“ erlaubt, wie Tim Bastian Klaus erklärt.

Klaus ist wissenschaftlicher Mitarbeiter am Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF in Darmstadt und ging hier in den letzten Monaten weniger einer Modefrage als vielmehr einer klassischen Frage der Fahrzeugtechnik nach: Mit seinem Institutskollegen Roland Klein hat er untersucht, wie in Fahrzeugen dynamische Belastungen abgefedert werden können. Dort, wo Bauteile miteinander verklebt sind, muss die Konstruktion hohe Spannungen und Vibrationen aushalten, also möglichst nachgeben können. Doch grundsätzlich müssen die Teile natürlich vor allem eins: fest miteinander verbunden bleiben.

Die Forscher machten sich auf die Suche nach dem idealen Kleber: Wie lässt sich in einem Klebematerial eine steife Verbindung in der Fläche erzeugen, damit der Kleber fixiert und hält, und dennoch so viel Flexibilität einbauen, dass der Klebstoff starke Spannungen ausgleichen kann? Für die Bestandteile ihres neuen Klebers mussten die Ingenieure nicht lange suchen. Die Herstellung sei einfach, die Komponenten frei verkäuflich, sagt Klein, der das genaue Rezept der Klebemasse nicht verraten will. „Unser Kleber ist vergleichbar mit einem gewöhnlichen Zwei-Komponenten-Klebstoff aus dem Baumarkt, nur dass bei uns mehr Komponenten zusammengemischt werden“, so der Wissenschaftler.

Netzwerk aus harten und flexiblen Partien

Zunächst ist das Material, das auf Kunstharz beruht, recht zähflüssig. Wird es mit UV-Licht und Wärme bestrahlt, lässt sich die gewünschte partielle Steifigkeit festlegen: Lange und intensive Bestrahlung mit UV-Licht sorgt für Härte, Wärme hingegen bewahrt in der Aushärtung einen Rest Flexibilität. „Die Bereiche, die flexibel bleiben sollen, werden nicht bestrahlt, aber mit Wärme behandelt und so ausgehärtet“, so Klein. „Sie verbinden sich optimal mit den bestrahlten, festen Bereichen zu einem Netzwerk. Ihre Konsistenz ist dann gummiartig.“

Hier stützen, dort nachgeben – ein Korsett braucht flexibles Material

Tim Bastian Klaus kam nun auf den Gedanken, das Material in eine Form zu gießen. „Durch Bestrahlung und Wärme lassen sich ebenfalls harte und weiche Zonen mit fließenden Übergängen herstellen.“ Die Idee, den Kunststoff für orthopädische Produkte zu nutzen, entspann sich schließlich im Rahmen des Fraunhofer-Wettbewerbs „Form follows Future“: Fraunhofer-Forscher stellten hierfür ihre neuesten Entwicklungen zur Verfügung. Designstudenten konnten sich daraus bedienen und für Kreationen inspirieren lassen. So stieß die Münchner Designerin Anja Lietzau zu den Darmstädter Ingenieuren. Gemeinsam fahndeten sie nach Anwendungsmöglichkeiten für die fest-flexible Masse und fanden das Skoliose-Korsett.

Gerade für Hilfsmittel in der Orthopädie sei der Kunststoff ideal, so Klaus: „So ein Korsett zum Beispiel, wie es Skoliose-Patienten tragen müssen, muss an einigen Stellen die verformte Wirbelsäule stützen, an anderen aber dafür nachgeben können – und das oft gleichzeitig.“ Nur so ließen sich schmerzhafte Druckstellen vermeiden, der Komfort beim Tragen erhöhen.

Eine begleitende medizinische oder orthopädietechnische Beratung haben sie für ihren Korsett-Prototypen nicht eingeholt. Aber Klaus hat sich dennoch mit den marktüblichen Skoliose-Korsetts auseinandergesetzt: „Das Material, was sonst für Korsetts genutzt wird, erhält seine stützende Wirkung nur über eine einzige, und zwar harte Phase“, so der Ingenieur. „Und die wird dann auch noch durch Polster abgedämpft.“ Das Fraunhofer-Material hingegen erlaube einen weichen Übergang zwischen fest und weich. „Außerdem ermöglicht das Material, moderne, schicke Korsetts mit luftdurchlässiger Struktur zu bauen, auch das ist angenehmer für die Trägerin.“

Im Fraunhofer-Ideenwettbewerb konnte das Korsett überzeugen: Es belegte den ersten Platz. Und längst hat auch die Industrie angebissen: Kunststofffirmen haben sich bei Klaus gemeldet, auch einige Start-ups klopften an. „Das Material lässt sich ja auch für andere orthopädische Anwendungen wie orthopädische Schuhe oder Prothesen verwenden“, so Klaus. Doch bis zur Marktreife, gar -einführung sei es noch „ein ganz weiter Schritt“. Immerhin: Die Medizin wird nun ins Boot geholt. Designerin Anja Lietzau führt in diesen Tagen erste Gespräche mit Orthopäden.

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