Für Platten, Schrauben, Stifte und Nägel geeignet

Kein Gelenk des menschlichen Körpers verfügt über eine so hohe Beweglichkeit wie die Schulter. Sie ist jedoch auch sehr empfindlich und anfällig für Verletzungen, vor allem Sportler sind betroffen. Zu den häufigsten Beschwerden gehören Sehnenrisse, die operativ behandelt werden müssen. Der Chirurg fixiert die Risse mithilfe von Schulterankern. Bisher werden solche Implantate aus Titan oder Kunststoff gefertigt – mit dem Nachteil, dass diese auch nach der Heilung im Körper verbleiben oder Ärzte sie in einem zweiten Eingriff wieder entfernen müssen.

Um dies zu vermeiden, entwickeln Forscher am Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM in Bremen lasttragende, biologisch abbaubare Implantate, die vollständig vom Körper resorbiert werden. Im ersten Schritt haben sie per Pulverspritzguss einen Schulteranker gefertigt, der als Demonstrator vorliegt.

„Mit dem Implantat lassen sich abgetrennte Sehnen am Knochen verankern, bis diese wieder angewachsen sind. Da die Funktion des Fixationselements nach der Heilung erfüllt ist, wird es nicht mehr im Körper benötigt. Wenn möglichst verschleißfeste Ersatzkomponenten erforderlich sind – wie bei einem künstlichen Hüftgelenk – wird man sicher weiterhin auf metallische Legierungen wie Titan zurückgreifen. Doch für Platten, Schrauben, Stifte und Nägel, die nicht im Körper bleiben sollen, gelten andere Anforderungen“, sagt Dr. Philipp Imgrund, Sprecher des Geschäftsfelds Medizintechnik und Life Science am IFAM.

Bei ihnen machen Implantate Sinn, die nach und nach vom Körper abgebaut werden, während sich gleichzeitig neues Knochengewebe bildet. Idealerweise sollten dabei der Abbau des Implantats und der Knochenaufbau ineinandergreifen. Dafür entwickeln die Wissenschaftler Materialien mit gezielt einstellbarem Abbauverhalten.

Die Forscher am IFAM setzen auf Metall-Keramik-Komposite. Sie kombinieren eine metallische Komponente auf Basis einer Eisenlegierung mit Beta-Tricalciumphosphat (TCP) als keramische Komponente. „Eisenlegierungen korrodieren langsam und sorgen für hohe mechanische Festigkeiten, während Keramik sich schnell zersetzt, das Knochenwachstum anregt und das Einwachsen des Implantats begünstigt“, erläutert Imgrund die Vorteile dieser Werkstoffkombination.

In Laborversuchen haben die Forscher für einen Schulteranker bereits die optimale Zusammensetzung dieser Werkstoffe herausgefunden. Der Demonstrator besteht zu 60 % aus Eisen, der Keramikanteil beträgt 40 %. Den Forschern ist es gelungen, die Abbaugeschwindigkeiten von 120 auf 240 Mikrometer pro Jahr am Labormodell zu verdoppeln. Der Schulteranker wäre also innerhalb von ein bis zwei Jahren vom Körper resorbiert. Die Forscher präsentieren den Schulteranker vom 12. bis 14. November auf der Messe Compamed in Düsseldorf (Halle 8a, Stand K38).