Resorbierbares Implantat fördert soliden Knochen- und Knorpelaufbau

25.09.2002

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Informationsdienst Wissenschaft - idw - - Pressemitteilung
Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA,
25.09.2002

Resorbierbares Implantat fördert  soliden Knochen- und Knorpelaufbau

Implantate für geschädigtes Knochen- oder Knorpelgewebe werden bisher
außerhalb des Körpers aufgebaut. Ingenieure des IPA und Mediziner aus
Rostock arbeiten an einem resorbierbaren Implantat, das den Gewebeaufbau
im Körper unterstützt. Es baut sich im selben Maße ab, wie sich das neue
Gewebe aufbaut. Dieses ist am Ende genauso belastbar wie ein gesunder
Knochen oder Knorpel.


Ein defekter oder abgebauter Knorpel kann vom Körper nicht ohne weiteres
ersetzt werden, selbst dann nicht, wenn der Defekt mit körpereigenen, im
Reagenzglas vermehrten Knorpelzellen aufgefüllt wird. Selbst bei diesem
Verfahren entsteht meist nur minderwertiger Faserknorpel, der nicht die
gleichen biomechanischen Eigenschaften besitzt wie der gesunde Knorpel.
Untersuchungen haben jedoch ergeben, daß sich unter den richtigen
Druckverhältnissen adulte, körpereigene Stammzellen aus dem Bindegewebe,
sogenannte mesenchymale Stammzellen, in Knorpelzellen umbilden können.
Ingenieure des Fraunhofer IPA arbeiten gemeinsam mit Medizinern der
orthopädischen Universitätsklinik Rostock an einem Verfahren zur
Herstellung von Implantatkörpern, die die Stammzellen an sich binden und
diese Knorpelbildung im Körper ermöglichen. Das Implantat besteht aus
einem Komposit aus Polyglykolid und Polylactid, das sich idealerweise in
der gleichen Geschwindigkeit im Körper abbaut wie der Knorpel neu
gebildet wird.

"Ist neben dem Knorpel auch der Knochen geschädigt, soll ein
zweischichtiges Implantat zum Erfolg führen", sagt Prof. Dr. med.
Volkmar Jansson. In seinen Schichten entspricht es den Eigenschaften des
Knochens und des Knorpels. Die Wissenschaftler wollen mit diesen
Implantaten sowohl einfachere Knorpelverletzungen heilen, als auch
beispielsweise durch Arthrose geschädigten Knochen wieder aufbauen. Die
wirtschaftliche Fertigung der Implantatkörper aus Polylactid war bislang
nicht möglich. Ein am Fraunhofer IPA entwickeltes generatives
Fertigungsverfahren hat nun in ersten Untersuchungen erfolgversprechende
Ergebnisse geliefert. "Wir haben es an die spezifischen Gegebenheiten
des zu verarbeitenden Polylactides angepasst", erklärt Bernd Biesinger
vom Fraunhofer IPA. Mit Hilfe eines Laborextruders wird unter exakten
Temperaturverhältnissen das Polylactid plastifiziert und über eine Düse
ausgebracht. Eine X-Y-Z-Verfahreinheit ermöglicht es, das ausgebrachte
Polylactid schichtweise in komplexe, exakt errechnete dreidimensionale
Strukturen umzuwandeln. 

Das Innere der Strukturen besteht aus Polylactidsträngen genau
definierter Stärke, die in ebenfalls genau definierten Abständen den
Implantatkörper bilden. "Durch die Variation dieser inneren Geometrie
des Implantates können wir seine mechanischen und elastischen
Eigenschaften gezielt bestimmen", so Biesinger. In einem weiteren
Entwicklungsschritt soll es dann möglich sein, die exakte
Defektgeometrie beispielsweise über eine Computertomographieaufnahme zu
bestimmen und daraus die Implantatgeometrie abzuleiten und generativ zu
fertigen. "Mit diesem Verfahren wollen wir die Voraussetzung für eine
neue Operationsmethodik schaffen, die schnell und flexibel für
spezifische Knochen- oder Knorpeldefekte eingesetzt werden kann und
gleichzeitig die Belastung für den Patienten reduziert", fasst Prof.
Jansson das Ziel der Entwicklungsarbeiten zusammen. Entgegen der
jetzigen Vorgehensweise, den Knorpel außerhalb des Körpers zu züchten,
wäre mit dem neuartigen Implantat nur noch eine einzige Operation
notwendig. Bisher waren es mindestens zwei.

Ihre Ansprechpartner für weitere Informationen:
Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA
Dipl.-Ing. Bernd Biesinger
Telefon: 0711/970-1289
E-Mail: bernd.biesinger@ipa.fraunhofer.de


Zu dieser Mitteilung existieren Bilder im WWW. Siehe 

* http://idw-online.de/public/zeige_bild?imgid=5442
  Noch im klinischen Versuch: Ein neuartiges Implantat für den Aufbau
  solider Knorpel- und Knochenmasse im Körper.

* http://idw-online.de/public/zeige_bild?imgid=5443
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