Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Wissenschaftler des iba Heiligenstadt e.V. entwickelten 3D-Stützstrukturen für Knochenregeneration

25.01.2016

Etwa 33 % der Frauen und 12,5 % der Männer über 50 erleiden eine Knochenfraktur aufgrund von Osteoporose. Gerade bei dieser Patientengruppe ist die Selbstheilung derartiger Defekte langwierig bzw. oft nicht möglich. Daher ist die Entwicklung innovativer Materialien für den Knochenersatz seit vielen Jahren ein extrem wichtiges Thema in der Biomaterialforschung. Dreidimensionale Zellträgerstrukturen stellen eine innovative Therapiemöglichkeit für Knochendefekte dar. Prozesse wie die Zellproliferation und die Zelldifferenzierung lassen sich hierbei über die definierte Einstellung struktureller und geometrischer Eigenschaften beeinflussen.

Internationales Forschungsprojekt mit namhaften Forschungspartnern aus 8 Ländern am Institut für Bioprozess- und Analysenmesstechnik in Heilbad Heiligenstadt abgeschlossen.


Prinzip der Entwicklung von Knochenersatzmaterialien im EU-Projekt InnovaBone

Die 2-Photonenpolymerisation ist ein innovatives Rapid-Prototyping-Verfahren zur Herstellung von 3D-Stützstrukturen für die Knochenreparatur. Grundlage dieser Technik ist die Wechselwirkung hochenergetischer Laserstrahlung mit photoaktiven Molekülen wodurch eine Polymerisation induziert wird. Die Laserstrahlung wird mit Hilfe eines Objektivs fokussiert.

Nur in diesem Fokuspunkt, der einen Durchmesser von ca. 1/4000 mm hat, erfolgt die Polymerisation und damit eine Verfestigung der Substanz innerhalb einer hochviskosen Flüssigkeit zu einem Feststoff. Wird der Fokuspunkt entsprechend eines 3D-Modells durch die Probe bewegt, entstehen dreidimensionale Strukturen, deren geometrische Eigenschaften nach Bedarf eingestellt werden können.

Im Rahmen des EU-Projektes InnovaBone wurden in der Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Klaus Liefeith in Zusammenarbeit mit 8 Forschungseinrichtungen und 6 Industrieunternehmen aus 8 Ländern Zellträgerstrukturen (sogenannte Scaffolds) für den Knochenersatz entwickelt.

Als Ausgangsmaterial wurde dabei ein biokompatibles, d.h. körperverträgliches bioabbaubares, photoreaktives Copolymer (langkettiges Molekül bestehend aus mehreren Wiederholungseinheiten) auf Caprolacton- und Lactid-Basis verwendet. Durch Variation des Anteils der beiden Monomere konnten die mechanischen Eigenschaften des fertigen Scaffolds gezielt eingestellt werden. Dabei erfolgte die Strukturierung des Ausgangsmaterials mittels der 2-Photonenpolymerisation.

Im Ergebnis liegen patientenspezifische (auf den jeweiligen Patienten zugeschnittene) Implantate vor. Umfassende morphologische (Rasterelektronenmikroskopie) und mechanische Testungen zeigten, dass 3-D-Zellträgerstrukturen generiert werden konnten, welche sehr gut für die Anwendung als Knochenersatzmaterialien geeignet sind. Zudem zeigten erste zellbiologische Testungen die exzellenten Eigenschaften und die gute Verträglichkeit mit dem Empfängerorganismus.

Um eine optimale Akzeptanz der Scaffolds gegenüber humanen Zellen zu gewährleisten erfolgte die Befüllung der Scaffolds mit einem bio-aktiven Gel in Verbindung mit Calciumphosphat Nanopartikeln (CaP-NP). Letzteres diente zur Erhöhung des Kontrastes für die spätere klinische Diagnostik mittels Computertomographie. Die knochbildungsfördernden Eigenschaften des Materials wurden durch klinische Untersuchungen in Zusammenarbeit mit der Medizinischen Universität in Wien nachgewiesen.

Beteiligt waren an dem Projekt so namenhafte Partner wie die Medizinische Universität in Wien, die beispielsweise die knochbildungsfördernden Eigenschaften des Materials nachgewiesen hat, die Universität in Wien, die Baxter Innovations GmbH (Wien), University of Nottingham und University of Cambridge (Großbritanien), Universidad de Valladolid und Universitat Politècnica de Catalunya Barcelona (Spanien), das Centre Suisse d´Electronique et de Microtechnique SA (Neuchatel, Schweiz), Moverim Consulting sprl (Brüssel, Belgien), Promoscience (Trieste, Italien), Qserve Consultancy BV (Amsterdam, Niederlande), TETRA Gesellschaft für Sensorik Robotik und Automation mbH (Ilmenau), die Universitätsmedizin Göttingen sowie das Institut für Bioprozess- und Analysemesstechnik Heilbad Heiligenstadt.

Weiterführende Informationen:
Prof. Dr. Klaus Liefeith, Institut für Bioprozess- und Analysenmesstechnik e.V.,
Tel: 03606/671500, Email: klaus.liefeith@iba-heiligenstadt.de

Sebastian Kaufhold | idw - Informationsdienst Wissenschaft
Weitere Informationen:
http://www.iba-heiligenstadt.de/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Schnelle individualisierte Therapiewahl durch Sortierung von Biomolekülen und Zellen mit Licht
18.10.2017 | Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT

nachricht Pflanzen können drei Eltern haben
18.10.2017 | Universität Bremen

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: Schnelle individualisierte Therapiewahl durch Sortierung von Biomolekülen und Zellen mit Licht

Im Blut zirkulierende Biomoleküle und Zellen sind Träger diagnostischer Information, deren Analyse hochwirksame, individuelle Therapien ermöglichen. Um diese Information zu erschließen, haben Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnik ILT ein Mikrochip-basiertes Diagnosegerät entwickelt: Der »AnaLighter« analysiert und sortiert klinisch relevante Biomoleküle und Zellen in einer Blutprobe mit Licht. Dadurch können Frühdiagnosen beispielsweise von Tumor- sowie Herz-Kreislauf-Erkrankungen gestellt und patientenindividuelle Therapien eingeleitet werden. Experten des Fraunhofer ILT stellen diese Technologie vom 13.–16. November auf der COMPAMED 2017 in Düsseldorf vor.

Der »AnaLighter« ist ein kompaktes Diagnosegerät zum Sortieren von Zellen und Biomolekülen. Sein technologischer Kern basiert auf einem optisch schaltbaren...

Im Focus: Neue Möglichkeiten für die Immuntherapie beim Lungenkrebs entdeckt

Eine gemeinsame Studie der Universität Bern und des Inselspitals Bern zeigt, dass spezielle Bindegewebszellen, die in normalen Blutgefässen die Wände abdichten, bei Lungenkrebs nicht mehr richtig funktionieren. Zusätzlich unterdrücken sie die immunologische Bekämpfung des Tumors. Die Resultate legen nahe, dass diese Zellen ein neues Ziel für die Immuntherapie gegen Lungenkarzinome sein könnten.

Lungenkarzinome sind die häufigste Krebsform weltweit. Jährlich werden 1.8 Millionen Neudiagnosen gestellt; und 2016 starben 1.6 Millionen Menschen an der...

Im Focus: Sicheres Bezahlen ohne Datenspur

Ob als Smartphone-App für die Fahrkarte im Nahverkehr, als Geldwertkarten für das Schwimmbad oder in Form einer Bonuskarte für den Supermarkt: Für viele gehören „elektronische Geldbörsen“ längst zum Alltag. Doch vielen Kunden ist nicht klar, dass sie mit der Nutzung dieser Angebote weitestgehend auf ihre Privatsphäre verzichten. Am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) entsteht ein sicheres und anonymes System, das gleichzeitig Alltagstauglichkeit verspricht. Es wird nun auf der Konferenz ACM CCS 2017 in den USA vorgestellt.

Es ist vor allem das fehlende Problembewusstsein, das den Informatiker Andy Rupp von der Arbeitsgruppe „Kryptographie und Sicherheit“ am KIT immer wieder...

Im Focus: Neutron star merger directly observed for the first time

University of Maryland researchers contribute to historic detection of gravitational waves and light created by event

On August 17, 2017, at 12:41:04 UTC, scientists made the first direct observation of a merger between two neutron stars--the dense, collapsed cores that remain...

Im Focus: Breaking: the first light from two neutron stars merging

Seven new papers describe the first-ever detection of light from a gravitational wave source. The event, caused by two neutron stars colliding and merging together, was dubbed GW170817 because it sent ripples through space-time that reached Earth on 2017 August 17. Around the world, hundreds of excited astronomers mobilized quickly and were able to observe the event using numerous telescopes, providing a wealth of new data.

Previous detections of gravitational waves have all involved the merger of two black holes, a feat that won the 2017 Nobel Prize in Physics earlier this month....

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Mobilität 4.0: Konferenz an der Jacobs University

18.10.2017 | Veranstaltungen

Smart MES 2017: die Fertigung der Zukunft

18.10.2017 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - Dezember 2017

17.10.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Schnelle individualisierte Therapiewahl durch Sortierung von Biomolekülen und Zellen mit Licht

18.10.2017 | Biowissenschaften Chemie

Biokunststoffe könnten auch in Traktoren die Richtung angeben

18.10.2017 | Messenachrichten

»ILIGHTS«-Studie gestartet: Licht soll Wohlbefinden von Schichtarbeitern verbessern

18.10.2017 | Energie und Elektrotechnik