Hilfe aus dem Drucker

Knorpelschäden sind eine der Hauptursachen für chronische Schmerzen, eingeschränkte Beweglichkeit und einen Verlust an Lebensqualität. Denn der Körper ist nicht in der Lage, Knorpelgewebe selbst neu zu bilden. Arthrose ist die häufigste aller Gelenkerkrankungen. Weltweit sollen mehr als 151 Millionen Menschen davon betroffen sein; in Deutschland leiden mehr als fünf Millionen Menschen daran. Ist die Knorpelschicht großflächig zerstört, ist ein operativer Eingriff in der Regel unumgänglich. In schweren Fällen bleibt dann der Einsatz eines künstlichen Gelenks die einzige Alternative.

Das könnte sich ändern, wenn der Forschungsverbund „Hydrozones“ sein Ziel erreicht: „Wir verfolgen die Hypothese, dass es mit speziell konstruierten Implantaten möglich ist, den Körper dazu zu bringen, Knorpeldefekte mit eigenem Gewebe wieder zu schließen“, erklärt Jürgen Groll von der Universität Würzburg, der den Forschungsverbund leitet. Neben der Universität und dem Universitätsklinikum Würzburg sind daran weitere Forschungseinrichtungen und Firmen aus Deutschland, den Niederlanden, Spanien, Portugal und Australien beteiligt.

Die Wissenschaftler wollen Implantate entwickeln, die in ihrem mehrschichtigen Aufbau möglichst exakt dem Vorbild aus der Natur entsprechen: mehrere Lagen eines Hydrogels, stabilisierende Lagen aus Kunststoffgeweben und dazu Botenstoffe, die spezielle Zellen anlocken, oder die entsprechenden Zellen gleich selbst. Aufgabe des Implantats ist es, das körpereigene Gewebe zum Wachsen zu bringen. „Regenerieren statt reparieren“, lautet nach Grolls Worten das Motto.

Die Technik für die Produktion der Implantate ist vom Prinzip her einfach. Wie bei einem Tintenstrahldrucker bauen kleine Biofabriken die künstlichen Knorpelscheiben Schicht für Schicht auf. Mit dem Unterschied, dass die Druckköpfe in diesem Fall nicht Tinte enthalten, sondern je nachdem, welche Schicht gerade aufgetragen wird, Hydrogele unterschiedlicher Dichte, Wachstumsfaktoren, Hormone, Knorpel bildende Zellen und anderes mehr. Der ganze Prozess soll vollautomatisch ablaufen und natürlich unter sterilen Bedingungen – eine große Herausforderung aufgrund der zwingend erforderlichen Sterilität.

„Wenn alles optimal läuft, haben wir in fünf Jahren ein Konstrukt, das in klinische Tests gehen kann“, beschreibt Jürgen Groll das Ziel des Forschungsverbunds. Wenn dort keine Probleme auftauchen, dauere es noch einmal mindestens fünf Jahre, bis ein Implantat existiert, das tatsächlich in der Klinik am Patienten zum Einsatz kommen kann. Mit 9,75 Millionen Euro wird die EU die Arbeit der Wissenschaftler in den kommenden fünf Jahren finanzieren. Etwas mehr als zwei Millionen davon werden nach Würzburg fließen.

Weitere Informationen: www.uni-wuerzburg.de/sonstiges/meldungen/single/artikel/gelenkknor/