Synthetische Knochenimplantatmaterialien

Knochenimplantate, die aus einem Bereich des Skeletts einer Person entnommen und in einen anderen Bereich derselben Person eingepflanzt werden, nennt man Knochen-Autoimplantate. Derzeit gelten solche Knochen-Autoimplantate als goldener Standard und werden vorzugsweise als Knochenersatzmaterial eingesetzt. Aufgrund der begrenzten Menge, die entnommen werden kann, ist es jedoch nur bei kleinen Schäden anwendbar. Darüber hinaus ist zur Entnahme des Materials eine weitere Operationsstelle erforderlich, und das bedeutet für den Patienten eine zusätzliche Stelle postoperativen Schmerzes und Unbehagens sowie das Risiko einer Infektion und Nervenläsion.

Als Alternative dazu können Knochen verstorbener Spender, so genannte Alloimplantat-Knochen, genutzt werden. Alloimplantate aus Knochenbanken machen keine zweite Operation erforderlich und sparen die entsprechenden postoperativen Schmerzen und finanziellen Aufwendungen. Alloimplantate sind jedoch an das Risiko der Weiterreichung von durch Blut übertragenen Krankheiten wie AIDS oder Hepatitis gekoppelt. Außerdem kann der verpflanzte Knochen mit dem Wirtsgewebe inkompatibel sein und so schließlich zum Abstoßen führen.

Hinsichtlich dieser Faktoren gilt die aufkommende Nutzung synthetischer Knochenaufbaumaterialien (SBGM – Synthetic Bone Graft Materials) als viel versprechende Alternative. Ein entscheidender Faktor innerhalb dieses Ansatzes ist die Entwicklung technisierter SBGM mit kontrollierten porösen Strukturen, durch die das Knochengewebe in die Oberfläche des Implantats wachsen und die Fixierung verbessert werden kann. Vor diesem Hintergrund und zur Lösung des Problems eines äußerst geringen Oberflächenbereichs gesinterter poröser Materialien wurde für die inneren Poren der Keramik eine nanokristalline Apatit-Beschichtung verwendet.

Die Beschichtung verfügt über einen sehr hohen spezifischen Oberflächenbereich und eine hohe Oberflächen-Reaktivität und kann so die chemische Zusammensetzung und die Oberflächeneigenschaften des spezifischen Anwendungsbereichs übernehmen. Aufgrund der großen Oberfläche und Reaktivität können aktive Moleküle gebunden und problemlos freigesetzt werden. Dies ermöglicht die Umsetzung von mehrlagigen Beschichtungen.