Kreuzband: Rundgeflochten, künstlich, nach natürlichem Vorbild

Kreuzbandrupturen am vorderen Kniegelenk nehmen vor allem durch Sportunfälle zu. Sie destabilisieren das Knie, führen zu Gelenkverschleiß und verursachen Knorpelschäden. Bisherige OP-Strategien, etwa der Ersatz mit körpereigenem Sehnenmaterial oder dem Implantatwerkstoff Polyethylenterephthalat (PET), haben Nachteile. Bei PET-Implantaten muss gegebenenfalls ein nicht physiologisch angepasstes Spannungs-Dehnungs-Verhalten sowie eine unzureichende Dauerfestigkeit in Kauf genommen werden.

In einem vom deutschen Bundeswirtschaftsministerium geförderten, aktuellen Vorlaufforschungsprojekt wurde nun untersucht, inwieweit sich ein rundgeflochtenes künstliches Kreuzband nach natürlichem Vorbild aus einer Textil-LSR (Flüssigsilikonkautschuk)-Verbundstruktur herstellen lässt. Mit Erfolg: Laut Projektleiter Florian Eggert ist es durch Kombination von Flechtstruktur, Formkörpern und einer Beschichtung aus LSR möglich, neuartigen Kreuzbandersatz zu erzeugen und damit die bisherigen Nachteile
von Implantaten zu neutralisieren. Weitere Forschung sei jedoch nötig, um die gegenüber dem menschlichen Vorbild noch deutlich zu niedrige Steifigkeit der untersuchten Verbundstrukturen zu verbessern.

Neue Technologien für humane Ersatzteile nutzen

Seit Jahren werden zur Herstellung komplexer Gefäßprothesen Webmaschinen eingesetzt. Dass sich auch künstliche Kreuzbänder auf Horizontal-Rundflechtmaschinen oder Bandscheiben auf Schützenbandwebmaschinen erzeugen lassen, liegt zwar im Techniktrend, ist aber noch Zukunftsmusik. Jedoch wurden in Aachen inzwischen mit dem Projekt „Wirkkantenfreie 3D-Bandgewebe“ wesentliche Grundlagen dafür gelegt.

„Wir arbeiten daran, Textilmaschinen so zu modifizieren, dass wir auf ihnen künftig auch solche textilen Implantate herstellen können; das ist unser Know-how“, sagt Adj. Prof. Dr.-Ing. Yves-Simon Gloy, Mitglied der Geschäftsleitung am Institut für Textiltechnik an der RWTH Aachen, und verweist zur Bekräftigung auf bekannte Maschinenhersteller und Medizintechnikunternehmen, die dieses Vorlaufwissen bereits in ihre Entwicklungen mit einbinden.

Auch zur besseren Versorgungssicherheit von jährlich rund 100 000 Neupatienten mit einem Bandscheibenvorfall müssen künftige Textilimplantate vor allem patientengerecht, also individuell hergestellt werden. Dafür empfehlen sich wirkkantenlose 3D-Bandgewebe, die auf Mageba-Textilmaschinen entstehen.

Als Demonstrator wurde am ITA eine resorbierbare textile Mehrlagenstruktur entwickelt, auf der später patienteneigene Knorpelzellen angesiedelt werden, um eine Bandscheibe zu bilden. Damit empfindliches biokompatibles Prothesenmaterial wie Polyvinylidenfluorid (PVDF) fadenschonend verarbeitet werden kann, müssen Fadenführung und Einstellung der Maschinenelemente solcher Textilmaschinen individuell, steuerungstechnisch und tribologisch angepasst werden.

Nach Prüfung und biomechanischen Versagensanalysen steht inzwischen fest: Wirkkantenlose 3D-Bandgewebe eignen sich für den Implantat-Einsatz, zumal deren Eigenschaften durch gezielte Veränderung textiltechnologischer Fertigungsparameter zu beeinflussen ist. (su)

www.ita.rwth-aachen.de