Neuartiger Knochenersatz Regt zum Wachstum an - medizin&technik - Ingenieurwissen für die Medizintechnik

Neuartiger Knochenersatz

Regt zum Wachstum an

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Modell eines echten Knochens mit daran angebrachtem Knochenersatz (Bild: Steffen Witzleben)
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Forscher entwickeln neuartige hybride Knochenersatzmaterialien, die aus einem Depot langsam Wirkstoffe abgeben. Diese regen das Wachstum des natürlichen Knochens an.

Zahnimplantate, die nicht gut halten, oder Splitterbrüche, die eine Modellierung des Knochens nicht vollständig zulassen, stellen Mediziner bisher vor große Probleme. Eine Forschergruppe der Hochschule Bonn-Rhein-Sieg (H-BRS) will hier Abhilfe schaffen. „Herkömmliches Knochenersatzmaterial (KEM) entspricht zu wenig dem natürlichen Knochengewebe“, erklärt Prof. Steffen Witzleben von der H-BRS, „das Material, das wir entwickeln möchten, soll in seiner Zusammensetzung dem natürlichen Gewebe nachempfunden werden.“ Dieses Grundgerüst, das später als Granulat oder in Pulverform vorliegen soll, wird mit anorganischen und mit organischen/makromolekularen kombinierten Bestandteilen hergestellt und hat zwei Funktionen: Zum einen ist es Knochenersatz, zum anderen dient es als Trägermaterial für Bisphosphonat-Wirkstoffe, die zunächst chemisch auf dem Träger gebunden sind. Diese Wirkstoffe regen die Osteoblasten, das sind die Zellen für den Knochenaufbau, zum Wachstum an.

Wirkstoffe zwei Wochen nach der OP abgeben

Parallel untersucht das Forscherteam die Verkapselung der Bisphosphonat-Wirkstoffe in einem Depot aus Polymeren, die sich langsam auslösen und die Wirkstoffe noch stärker verzögert abgeben. Als Grund nennt Witzleben die Notwendigkeit, dass erst rund zwei Wochen nach der Operation die Abgabe, die Releasefunktion, der Wirkstoffe beginnen darf. „Die Bisphosphonate und ihre Derivate wirken altersunabhängig“, sagt Professor Witzleben. Die neuartigen Hybrid-KEM wirken demzufolge auch dann, wenn altersbedingt die Osteoklasten, die für den Abbau der Knochenzellen verantwortlich sind, gegen die Knochen aufbauenden Osteoblasten im Verhältnis sozusagen die Oberhand gewinnen.

Kontrolluntersuchungen laufen gerade

Zur Kontrolle, ob die neu zu entwickelnden Hybrid-KEM das einhalten, was sich die Wissenschaftler versprechen, werden auch kommerzielle KEM mit den Wirkstoffen behandelt und ihre jeweilige Wirkung auf die Zellsysteme untersucht. Die Untersuchung der Struktur und Morphologie der neuen Hybrid-Werkstoffe erfolgt mittels Kernspinmagnetresonanz-Spektroskopie (NMR-Spektroskopie) und Röntgenstreuung. Anhand von befruchteten Hühnereiern lässt sich im Versuch zudem feststellen, ob in der Eihaut, wo zuvor Hybrid-KEM mit Bisphosphonat-Wirkstoffen zugeführt wurden, Osteoblasten wachsen.

www.h-brs.de/de/pressemitteilung/neuartiger-knochenersatz-soll-knochenwachstum-anregen

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