DECHEMAX Initiative für Chemische Technik und Biotechnologie

Bei dir piept's wohl!

Bei dir piept's wohl!

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Bildquelle: pixabay

Es sind Sommerferien und Rainer und Kain Zufall dürfen ihre Oma nach Fuerteventura begleiten. Das erste Mal mit dem Flugzeug verreisen - die Brüder sind schon ganz aufgeregt. Am Flughafen angekommen, müssen sie zunächst einmal durch den Sicherheitscheck. Das Handgepäck in das Röntgengerät schieben, Jacken, Gürtel und Schuhe ausziehen, in einen Korb packen und ebenfalls röntgen lassen. „Tragen Sie noch Metallgegenstände am Körper?“ fragt der Sicherheitsbeamte. Die Großmutter verneint dies und geht durch den Metalldetektor. Und da passiert es auch schon: ein lautes Piepen ertönt. „Ach, ich habe ja glatt mein künstliches Knie vergessen“ erklärt sie, zieht einen Endoprothesenpass inkl. Röntgenbild des Knies aus der Tasche, zeigt ihn den Sicherheitsbeamten und darf passieren. Im Flugzeug zeigt Oma Zufall Rainer und Kain ihren Endoprothesenpass und das Röntgenbild.

Frage (Klassen 7-11)

Nach der Implantation eines künstlichen Hüft-, Knie-, Schulter-, Sprung- oder Ellenbogengelenks erhält ein Patient noch in der Klinik einen auf ihn ausgestellten Endoprothesenpass. Dabei handelt es sich um ein wichtiges Dokument, das Patienten mit einem künstlichen Gelenk immer bei sich tragen sollten.

 

Dieser enthält wichtige Informationen. In unserer Aufzählung ist allerdings eine dabei, die mit Sicherheit nicht im Pass steht. Welche?

Art und Modell der Endoprothese, die implantiert wurde
technische Daten der implantierten Endoprothese
Angaben, welche Körperseite betroffen ist
Farbe des künstlichen Gelenkes
Datum der Implantation der Endoprothese
Angaben zur Klinik, in der die Endoprothese implantiert wurde
Informationen und Daten zu Kontrolluntersuchungen und Nachsorgeterminen

Lösung:

Die Farbe des künstlichen Gelenkes dürfte wohl recht egal sein.

Zusatzfrage (Klassen 8-11)

Bei künstlichen Gelenken ist es sehr wichtig, dass das Material, aus dem sie gemacht sind, sehr spezielle Eigenschaften aufweist. Es muss natürlich an erster Stelle belastbar sein, denn ein Gelenk kann man nicht beliebig oft austauschen (davon abgesehen, dass es eine Tortur für den Patienten ist) – es sollte also schon einige Jahre halten. Dann muss die Oberfläche so beschaffen sein, dass unser Körper den Fremdkörper möglichst gut „akzeptiert“. Es soll keine Abstoßungs- oder allergische Reaktionen geben. Auch chemisch muss das Material beständig sein. Eine rostende Hüfte wäre keine gute Idee. Diese und andere Kriterien werden besonders gut von bestimmten Materialien erfüllt, aus denen in der Regel Prothesen gemacht werden. Das sind:

  • Spezielle Metalle (Kobalt-Chrom-Legierungen, Titanlegierungen)
  • Kunststoffe (Polymere)
  • Keramik

Welches dieser Materialien ist definitiv Bestandteil von Oma Zufalls Prothese?

 

Lösung:

Da es bei Oma Zufall beim Gang durch den Metalldetektor gepiept hat, wird sie wohl eine Prothese besitzen, die zumindest in Teilen aus Metall besteht.

Zusatzfrage (Klassenstufen 9-11)

Keine dicke Backe riskieren

Es ist ein heißer Sommertag und Rainer Zufall ist auf dem Weg zum Badesee. Als er dort ankommt, gibt es erst einmal zur Belohnung ein Eis. Als er genüsslich daran schleckt und die Kälte im Mund spürt, passiert es: Von seinem linken Kiefer schießt ein Schmerz bis hoch zu den Haarspitzen. Was jetzt? Da hilft nur eins: ein Termin bei der Zahnärztin. Rainers Befürchtungen werden wahr: Er hat Karies. Die betroffene Stelle wird von der Ärztin entfernt. Zurück bleibt ein Loch im Zahn. Das Loch muss die Ärztin nun wieder mit einem Material füllen, damit Rainer wieder voll zubeißen oder Eis essen kann. Doch woraus bestehen solche Füllungen eigentlich?

A. Welches dieser Materialien wird nicht als Zahnfüllung verwendet?

Kunststoff
Zement
Beton
Gold
Keramik

Lösung:

Richtig ist, dass Beton keine Verwendung als Zahnfüllung findet.

B. Früher war Amalgam das gängigste Material für Zahnfüllungen. Amalgam ist eine Zahnfüllung aus Quecksilberlegierungen. Nenne drei Elemente, die, neben Quecksilber, in Amalgam enthalten sind.

Lösung:

in Amalgam enthaltene Elemente:
Silber: Mind. 40%
Zinn: Max. 32 %
Kupfer: Max.: 30%
Indium: Max. 5 % Indium
Zink: 2 %
und natürlich Quecksilber

C. Wann wurden die ersten Amalgamfüllungen eingesetzt? Wähle die richtige Antwort aus:

Amalgam wurde bereits zu Beginn der Tang-Dynastie eingesetzt (618-907 n.Chr.)
Die Ägypter konnten 2600 v. Chr. nicht nur Pyramiden bauen, sie machten auch schon sehr gute Zahnfüllungen aus Amalgam.
Ab dem 15. Jahrhundert verwendete man Quecksilber verstärkt als Heilmittel. In diesem Zuge kam es auch erstmalig als Amalgam in Zahnfüllungen zum Einsatz.

Lösung:

Amalgam wurde bereits zu Beginn der Tang-Dynastie eingesetzt (618-907 n.Chr.).

4. Anstelle von Amalgam werden heute meist Gold- oder Kunststofffüllungen eingesetzt. Nach welchen Kriterien könnte Rainer sich bei der Wahl des Füllmaterials richten? Nenne zwei.

Lösung:

  • Preis
  • Haltbarkeit
  • Sichtbarkeit
  • Gesundheitliche Bedenken gegen Amalgam
Goldfüllungen sind teuer und deutlich zu sehen. Außerdem sollten sie nicht verwendet werden, wenn bereits Amalgamfüllungen im Mund sind – Spannung. Sogenannte Komposit-Kunststofffüllungen müssen sehr sorgfältig verarbeitet werden. Manche Kunststoffe schrumpfen, deshalb ist die Gefahr von weiterem Karies am Rand oder unter der Füllung größer.

Zusatzfrage (Klassenstufe 11)

Bertas böse Bauchschmerzen

Es ist ein wunderschöner Sommertag und trotz Sonnenschein liegt Berta Bröckel in ihrem Bett. Denn Berta ist krank. Sie hat Bauchschmerzen. Erst tat es nur hinter ihrem Bauchnabel weh, doch jetzt strahlen die Schmerzen in ihre rechte Seite Richtung Hüfte. Ihr ist schon ganz schlecht vor Schmerzen. Wenn sie aufsteht und läuft, kann sie nur noch hinken. Als ihre Mutter merkt, dass sie erhöhte Temperatur hat, gehen die beiden zum Arzt.

Fülle den folgenden Lückentext mit den vorgegebenen Worten aus. (die Wörter sind jeweils in der Grundform angegeben. Ihr müsst sie eventuell angleichen, damit sie in den Satz passen.)

Appendizitis – Appendektomie – Bioresorbierbarkeit –Hydrolyse – PLA – Milchsäure – Biopolymer - metabolisieren

Es stellt sich sehr bald heraus, dass Berta eine Blinddarmentzündung hat – fachchinesisch

 

Lösung:

Appendizitis

genannt. Der Arzt stellt fest, dass recht schnell eine

 

Lösung:

Appendektomie

erfolgen sollte. Kurze Zeit später ist Berta schon im OP. Nachdem der Blinddarm entfernt wurde, wird die Wunde zugenäht. Dies geschieht mit einem ganz speziellen Nähgarn. Es besteht aus

 

Lösung:

PLA

, einem Kunststoff, den man zu den

 

Lösung:

Biopolymeren

zählt. Darunter versteht man Kunststoffe natürlichen Ursprungs oder synthetisch hergestellte Kunststoffe, die so auch in der Natur vorkommen könnten. Grundsätzlich sind Kunststoffe lange, große Moleküle, in denen ganz spezielle Bausteine zu Ketten zusammengefügt sind. PLA ist biologisch gut abbaubar. Die langen Molekülketten werden vom Körper leicht durch

 

Lösung:

Hydrolyse

in ihre Grundbausteine zerlegt. Diese Bausteine bestehen aus reiner

 

Lösung:

Milchsäure

, ein Stoff, den unser Körper auch selbst herstellt und den er auch gut verstoffwechseln kann.
Die moderne Medizin ist heute ohne den Einsatz von Kunststoffen nicht mehr denkbar. In einer Reihe von Anwendungen spielen dabei Polylactide (PLA) aufgrund ihrer guten

 

Lösung:

Bioresorbierbarkeit

eine dominante Rolle. Als bioresorbierbar gilt ein Polymer, das im Organismus depolymerisiert (in seine Grundbausteine zerlegt) und dessen Abbauprodukte

 

(vom Körper umgewandelt und ausgeschieden) werden können, ohne toxisch zu wirken.

Lösung:

metabolisiert

Ergänzung zur Antwort:
Unter den resorbierbaren Polymeren findet PLA die bisher meisten Anwendungen, so zum Beispiel zur gesteuerten Wirkstofffreisetzung, als Wundabdeckung, als chirurgisches Nahtmaterial oder in Form von Platten und Schrauben in der Osteosynthese. Polylactide sind im Organismus dabei allgemein verträglich, auch wenn es bei einer schnellen Freisetzung zu hohen Säurekonzentrationen kommen kann.

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