Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

UDE-Chemiker entwickeln Nano-Paste, die Knochendefekte heilt

20.02.2013
Nach Unfällen oder einer Tumor-OP sind oft die Knochen so geschädigt, dass Ärzte dann gesundes Knochengewebe transplantieren oder künstliches Material verwenden müssen. Nicht immer mit dem gewünschten Erfolg.

Prof. Dr. Matthias Epple von der Universität Duisburg-Essen (UDE) und sein Team haben nun eine Paste aus Nanopartikeln entwickelt, die in die Defekte gespritzt werden kann und sie dann besser heilen lässt.


Grafik zur Funktionsweise der Paste
Bildnachweis: UDE

Der Trick: Die Forscher kombinieren das synthetisch hergestellte Knochenmineral Calciumphosphat mit DNA.

Die Forschung an der Schnittstelle zu Biologie und Medizin hat es Matthias Epple angetan. „Wir beschäftigen uns seit Jahren damit, was mineralisches Gewebe wie Zähne, Knochen und Muschelschalen bewirkt, und versuchen, unsere Erkenntnisse in neue Biomaterialien umzusetzen“, sagt der Professor für Anorganische Chemie. Hierfür arbeitet er eng mit Medizinern zusammen. So auch bei seinem aktuellen Projekt, das er mit drei seiner Doktoranden durchgeführt hat.

„Die Behandlung von Knochendefekten ist für Chirurgen eine echte Aufgabe. Wenn es möglich ist, nehmen sie überschüssigen eigenen Knochen des Patienten zur Auffüllung – etwa aus dem Beckenkamm. Weil es davon aber nur eine begrenzte Menge gibt, greifen sie auch auf synthetisches, also künstliches Material zurück“, sagt Epple. „Dabei wird sehr gerne Calciumphosphat verwendet, denn es ist das anorganische Mineral, das im Knochen als Nanokristall zu finden ist. Dem Körper ist es also wohlbekannt, was es zu einem geeigneten Träger macht. Außerdem führen die Calcium- und Phosphat-Ionen zu einer verbesserten Knochenbildung.“

So ein Ersatz ist dennoch nicht ohne: Er heilt wesentlich schlechter ein, die Infektionsgefahr ist größer, und die mechanische Stabilität könnte besser sein. Epples Team hat nun künstliche Calciumphosphat-Nanokristalle mit Nukleinsäuren, also DNA, beschichtet und daraus eine Paste erzeugt. Wenn diese in einen Knochendefekt gespritzt wird, sollte Folgendes passieren: „Zellen nehmen die Nanopartikel auf. Das Calciumphosphat löst sich auf, und die freigesetzte DNA stößt die Bildung von zwei Proteinen an, die für eine Heilung wichtig sind“, erklärt Epple. „Da ist zum einen BMP-7, das die Knochenbildung anregt, zum andern VEGF-A, das dafür sorgt, dass Blutgefäße entstehen. So kann der neugebildete Knochen mit Nährstoffen versorgt werden.“

Die UDE-Forscher erwarten, dass die Wirkung der Paste lange anhält, da die Nanopartikel nach und nach freigesetzt werden und somit permanent die umgebenden Zellen stimulieren. Dass es funktioniert, haben sie an drei Zelltypen nachgewiesen. Jetzt müssen noch weitere Tests gemacht werden. „Wir hoffen“, so Epple, „dass unsere Entwicklung in einigen Jahren in der Unfallchirurgie und auch bei der Behandlung von Osteoporose helfen kann.“

Die Forschungsergebnisse wurden jüngst im internationalen Journal RSC Advances veröffentlicht:

DOI: http://dx.doi.org/10.1039/C3RA23450A

Weitere Informationen:
Prof. Dr. Matthias Epple,
Tel. 0201/183-2413, matthias.epple@uni-due.de

Ulrike Bohnsack | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-due.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Sollbruchstellen im Rückgrat - Bioabbaubare Polymere durch chemische Gasphasenabscheidung
02.12.2016 | Gesellschaft Deutscher Chemiker e.V.

nachricht "Fingerabdruck" diffuser Protonen entschlüsselt
02.12.2016 | Universität Leipzig

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Greifswalder Forscher dringen mit superauflösendem Mikroskop in zellulären Mikrokosmos ein

Das Institut für Anatomie und Zellbiologie weiht am Montag, 05.12.2016, mit einem wissenschaftlichen Symposium das erste Superresolution-Mikroskop in Greifswald ein. Das Forschungsmikroskop wurde von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) und dem Land Mecklenburg-Vorpommern finanziert. Nun können die Greifswalder Wissenschaftler Strukturen bis zu einer Größe von einigen Millionstel Millimetern mittels Laserlicht sichtbar machen.

Weit über hundert Jahre lang galt die von Ernst Abbe 1873 publizierte Theorie zur Auflösungsgrenze von Lichtmikroskopen als ein in Stein gemeißeltes Gesetz....

Im Focus: Durchbruch in der Diabetesforschung: Pankreaszellen produzieren Insulin durch Malariamedikament

Artemisinine, eine zugelassene Wirkstoffgruppe gegen Malaria, wandelt Glukagon-produzierende Alpha-Zellen der Bauchspeicheldrüse (Pankreas) in insulinproduzierende Zellen um – genau die Zellen, die bei Typ-1-Diabetes geschädigt sind. Das haben Forscher des CeMM Forschungszentrum für Molekulare Medizin der Österreichischen Akademie der Wissenschaften im Rahmen einer internationalen Zusammenarbeit mit modernsten Einzelzell-Analysen herausgefunden. Ihre bahnbrechenden Ergebnisse werden in Cell publiziert und liefern eine vielversprechende Grundlage für neue Therapien gegen Typ-1 Diabetes.

Seit einigen Jahren hatten sich Forscher an diesem Kunstgriff versucht, der eine simple und elegante Heilung des Typ-1 Diabetes versprach: Die vom eigenen...

Im Focus: Makromoleküle: Mit Licht zu Präzisionspolymeren

Chemikern am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ist es gelungen, den Aufbau von Präzisionspolymeren durch lichtgetriebene chemische Reaktionen gezielt zu steuern. Das Verfahren ermöglicht die genaue, geplante Platzierung der Kettengliedern, den Monomeren, entlang von Polymerketten einheitlicher Länge. Die präzise aufgebauten Makromoleküle bilden festgelegte Eigenschaften aus und eignen sich möglicherweise als Informationsspeicher oder synthetische Biomoleküle. Über die neuartige Synthesereaktion berichten die Wissenschaftler nun in der Open Access Publikation Nature Communications. (DOI: 10.1038/NCOMMS13672)

Chemische Reaktionen lassen sich durch Einwirken von Licht bei Zimmertemperatur auslösen. Die Forscher am KIT nutzen diesen Effekt, um unter Licht die...

Im Focus: Neuer Sensor: Was im Inneren von Schneelawinen vor sich geht

Ein neuer Radarsensor erlaubt Einblicke in die inneren Vorgänge von Schneelawinen. Entwickelt haben ihn Ingenieure der Ruhr-Universität Bochum (RUB) um Dr. Christoph Baer und Timo Jaeschke gemeinsam mit Kollegen aus Innsbruck und Davos. Das Messsystem ist bereits an einem Testhang im Wallis installiert, wo das Schweizer Institut für Schnee- und Lawinenforschung im Winter 2016/17 Messungen damit durchführen möchte.

Die erhobenen Daten sollen in Simulationen einfließen, die das komplexe Geschehen im Inneren von Lawinen detailliert nachbilden. „Was genau passiert, wenn sich...

Im Focus: Neuer Rekord an BESSY II: 10 Millionen Ionen erstmals bis auf 7,4 Kelvin gekühlt

Magnetische Grundzustände von Nickel2-Ionen spektroskopisch ermittelt

Ein internationales Team aus Deutschland, Schweden und Japan hat einen neuen Temperaturrekord für sogenannte Quadrupol-Ionenfallen erreicht, in denen...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Von „Coopetition“ bis „Digitale Union“ – Die Fertigungsindustrien im digitalen Wandel

02.12.2016 | Veranstaltungen

Experten diskutieren Perspektiven schrumpfender Regionen

01.12.2016 | Veranstaltungen

Die Perspektiven der Genom-Editierung in der Landwirtschaft

01.12.2016 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Parkinson-Krankheit und Dystonien: DFG-Forschergruppe eingerichtet

02.12.2016 | Förderungen Preise

Smart Data Transformation – Surfing the Big Wave

02.12.2016 | Studien Analysen

Nach der Befruchtung übernimmt die Eizelle die Führungsrolle

02.12.2016 | Biowissenschaften Chemie