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Foto: Ärzte Woche
Die neu entwickelten Schwämme sind so breit wie eine Salzstange, aber nicht so zerbrechlich, im Gegenteil.
 
Orthopädie 5. Februar 2009

Das perfekte Implantat: Kleine Poren, große Wirkung

Forscher der Leibniz Universität Hannover entwickeln Magnesiumschwämme zur besseren Heilung bei Knochenbrüchen.

Offenporig wie ein Schwamm, leicht wie eine Feder und belastbar wie ein menschlicher Knochen: Dahinter verbirgt sich eine Werkstoffstruktur, deren Eigenschaften ein schnelles Anwachsen am Knochen gewährleisten. Das Material löst sich während der Heilung des Knochendefektes von selbst rückstandsfrei im Körper auf.

 

Oft sind es komplizierte Verletzungen, die das Einsetzen von Stahl- oder Titanimplantaten notwendig machen. Bleiben diese Metallverbindungen über einen längeren Zeitraum im Körper, können sie zum Entzündungsherd werden. Deshalb sind Nachfolgeoperationen, wenn die Fraktur geheilt ist und der Nagel oder die Schraube wieder entfernt werden müssen, unausweichlich.

„Mit den Magnesiumschwämmen wollen wir dem menschlichen Knochen ziemlich nahe kommen“, erläutert Dr.-Ing. Dirk Bormann, Leiter des Bereichs Biomedizintechnik und Leichtbau am Institut für Werkstoffkunde der Leibniz Universität Hannover. In seiner Hand liegt ein zwei Zentimeter langer und wenige Millimeter dicker Magnesiumstift, in dessen Oberfläche winzige Löcher erkennbar sind. Ein solcher Magnesiumschwamm mit poröser Struktur entsteht, wenn ein Platzhaltermaterial, etwa Natriumchloridkörner, mit Magnesiumschmelze infiltriert wird und anschließend das Platzhaltermaterial herausgewaschen wird.

Dünn wie Salzstangen, aber zäh

Zwar hat das Stück Magnesiumschwamm einen kleinen Durchmesser, es ist aber längst nicht so zerbrechlich. „Metallische Schäume und Schwämme entsprechen dem natürlichen Aufbau von Knochenmaterial und bieten gute mechanische Festigkeiten“, sagt Bormann. Dies wurde anhand umfangreicher Stauch- und Zugversuche nachgewiesen. Das Korrosionsverhalten von Magnesium sei entscheidend für die Anwendung im medizinischen Bereich. Zudem verursachten Magnesiumlegierungen bei richtiger Auswahl keine allergischen Reaktionen im Körper. Die Modelle der Magnesiumschwämme stellen die Maschinenbauer her.

Das Zusammenspiel von Magnesium und organischen Zellen wird molekularbiologisch an Zellkulturen und histologisch im Tiermodell charakterisiert, um daraus Schlüsse für die Reaktionen im menschlichen Körper zu ziehen und zukünftige Einsatzgebiete zu definieren.

Ein weiterer Schritt in Richtung der Anwendung von Magnesiumschwämmen in der Medizintechnik wird mit einem Projekt getan, das im Frühjahr 2009 startet. Das Institut für Werkstoffkunde entwickelt gemeinsam mit Forschern aus Aachen und der Orthopädischen Klinik und Poliklinik der Medizinischen Hochschule Hannover sowie zwei Firmen Verfahren, bei denen die Poren der Schwämme mit einem medikamentbeladenen Polymer gefüllt werden können. Somit wird die Stabilität und Verträglichkeit der Implantate weiter gesteigert. Die Patienten von morgen werden dafür dankbar sein.

 

Foto: Ärzte Woche

Die neu entwickelten Schwämme sind so breit wie eine Salzstange, aber nicht so zerbrechlich, im Gegenteil.

idw/PH , Ärzte Woche

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