Hydrogele aus Bioprintern zur Verbesserung der Integration von Implantaten

Das Fraunhofer CMI in Boston, USA hat zusammen mit dem Fraunhofer IPT in Aachen neuartige Oberflächenstrukturen entwickelt, welche die biologische Verträglichkeit von Titanimplantaten verbessern.

© Foto Fraunhofer CMI

Veröffentlicht 10 Januar 2017 • © 2017 IOP Publishing Ltd

Hydrogele aus Bioprintern zur Verbesserung der Integration von Implantaten

Gemeinsam haben das Fraunhofer CMI in Boston, USA und das Fraunhofer IPT in Aachen, Deutschland neue Oberflächenstrukturen entwickelt, welche die biologische Verträglichkeit von Titanimplantaten verbessern sollen. Einer der am häufigsten durchgeführten orthopädischen Eingriffe ist der Ersatz des Hüftgelenks, bei dem der Femurkopf und ein Teil des Beckens durch Titan ersetzt werden. Da sich diese Methode in der Vergangenheit bewährte, ist im Kontext einer alternden Gesellschaft, sowie zunehmender Häufigkeit von Adipositas mit steigenden Patientenzahlen zu rechnen. Obwohl Titanimplantate generell vom Körper toleriert werden, bilden sie keine hinreichende Schnittstelle zum umliegenden Knochen aus. Dadurch lösen sie sich mit der Zeit, schleifen das Knochenmark ab und erfordern so zusätzliche Operationen. Zur Gewährleistung einer stabilen, biologisch basierten Verbindung zwischen Knochen und Metall verwendete das CMI ihren 3D-Bioprinter. So wurde ein Hydrogelgerüst erzeugt, welches auf das Implantat aufgetragen werden konnte. Das Gerüst ist in der Lage den Knochen nachzuahmen, wodurch knochenproduzierende Zellen in der Lage sind, neues Kalzium direkt auf das Titan abzuscheiden. Das IPT erzeugte unterschiedliche Titanoberflächen, welche die Fähigkeiten zur Auftragung der Gerüste erfolgreich verbesserten. In Kombination ebnen diese biologisch-inspirierten Verfahrenstechniken den Weg zu besseren chirurgischen Ergebnissen für den Patienten und verhelfen diesem schneller wieder zu einem aktiven Leben.