Nanotechnologie

Knochen-Implantate durch Nanoteilchen

Die neuen Kunstknochen werden besser aufgenommen und sind haltbarer als bislang

Forscher der Universität Halle stellen mit einem High-Tech-Verfahren künstliche Knochen her. Das besondere: der Körper soll sie besser annehmen als bisherige Implantate. „Mit Hilfe der Nanotechnologie sollen die künstlichen Knochen-Implantate in Zukunft nicht nur deutlich haltbarer werden, sondern sollen vom Organismus als körpereigenes Material erkannt werden“, zitiert Heilpraxisnet die Wissenschaftler um Professor Georg Michler, Forschungsleiter und Vorstandsvorsitzender des Instituts für Polymerwerkstoffe der Universität Halle. Bislang wurden künstliche Knochen-Implantate aus körpereigenen Knochen hergestellt. Der Nachteil dabei: sie verfügen nur über eine begrenzte Haltbarkeit und werden vom Organismus als Fremdkörper behandelt. Allerdings sind sie nur begrenzt verfügbar. Eine andere Methode sind natürliche Fremdknochen. Diese werden wiederrum vom körpereigenen Gewebe als Fremdkörper umkapselt.

Der neue Weg, den die Forscher der Martin-Luther-Universität eingeschlagen haben, soll eine wirkliche Alternative darstellen. Als Trägermateriel für den Knochenersatz verwenden sie Kunststoffe, sogenannte Polymere. Diese sind mit organischen Substanzen wesensverwandt. Mit Hilfe von Nanoteilchen verändern sie die Eigenschaften. Sogenannte „Nano-Calciumphosphat-Keramikteilchen“ sollen diese Polymere mit Kunstofffäden verspinnen und damit völlig neuartige künstliche Knochen-Implantate herstellen. Die Forscher haben das Verfahren mit denen die winzigen Teilchen im Kunststoff gleichmäßig verteilt werden, patentieren lassen. Die Patentrechte liegen bei der Universität Halle-Wittenberg. Mittels dieser Methode bildet die Forscher aus den Kunststoffföden und den Nanoteilchen eine dünne Folie, aus der ein ca. acht bis zehn Zentimeter langes zylinderförmiges Knochen-Implantat gerollt werden kann. Die Nanoteilchen, bzw. die Keramikeinlagerungen machen die Fäden steif. Dadurch wird das Material belastbarer. Ein weiterer Vorteil ist, dass der Körper das Knochen-Implantat vollständig in eigene Knochensubstanz umbauen und damit vollständig in den Skelettverband integrieren kann, weil die Nanoteilchen im künstlichen Knochen extrem klein sind. Das Material wird nicht länger als Fremdkörper umkapselt. Die optimale Größe für die Nanoteilchen, so haben die Wissenschaftler herausgefunden, sind zehn Nanometer Dicke und 50 Nanometer Länge.

In einem auf zwei Jahre angelegten und von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) mit rund 3000.000 Euro geförderten Projekt sollen sämtliche Aspekte um die Herstellung künstlicher Knochen-Implantate mit Hilfe von Nanoteilchen genauer untersucht werden. Forschungsleiter ist Prof. Michler. Momentan laufen Materialuntersuchungen, in einem nächsten Schritt ist die Einsatzfähigkeit des Kunstknochens zu testen. Mit einem regulären Einsatz der neuen Implantate ist allerdings erst in etwa acht bis zehn Jahren zu rechnen, so die Forscher.

Knochen-Implantate werden beispielsweise nach Unfällen eingesetzt oder wenn Knochen von Krebstumoren befallen sind. Auch der demographische Wandel hat Einfluss auf eine erhöhte Nachfrage, da ältere Menschen eher zu Knochenbrüchen tendieren.

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