Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Gezielte Auflösung: Die neue Generation von Implantaten

29.10.2012
Steht ein Paradigmenwechsel im Bereich der Implantatwerkstoffe bevor? Forscher am Helmholtz-Zentrum Geesthacht untersuchen Biomaterialien aus bioabbaubarem Magnesium, die als Knochenersatz in der Medizin eingesetzt werden können. Ihre Forschungsergebnisse präsentieren sie vom 1. bis 3. November auf der Jahrestagung der DGBM in Hamburg.
Der Herbst kommt mit Regen und Wind, die Blätter fallen von den Bäumen und liegen am Boden. Wer darauf ausrutscht, kann sich leicht ein Bein brechen. Wird bei so einem Bruch zur Fixierung ein Nagel oder eine Platte benötigt, besteht diese heute aus Titan. Denn dieser Werkstoff ist stabil und für den Körper gut verträglich. Allerdings muss der Fremdkörper nach der Knochenheilung wieder entfernt werden, sonst besteht die Gefahr von Entzündung oder Knochenrückbildungen.

„Ziel moderner Implantatforschung ist es daher, ein Material zu entwickeln, das wie echtes Ersatzmaterial im Körper eingesetzt werden kann“, sagt Prof. Dr. Regine Willumeit, Leiterin der Abteilung 'Strukturforschung an Makromolekülen' im Helmholtz-Zentrum Geesthacht. „Ein Biomaterial also, das erst den Knochen stützt, aber nach der Heilung von alleine wieder verschwindet.“ Zum Beispiel Magnesium: Dieses Element ist ein natürlicher Bestandteil des Körpers und besitzt den Vorteil, sich gezielt auflösen zu können. Außerdem ist es leicht und fest zugleich sowie gut verträglich. Das Augenmerk der Forscher am Standort in Geesthacht richtet sich daher auf dieses Biomaterial.
Am Helmholtz-Zentrum in Geesthacht besitzt man seit vielen Jahren große Kompetenz, um Prototypen von metallischen bioabbaubaren Implantaten aus Magnesium-Legierungen herzustellen und zu erforschen. Die Materialforscher untersuchen zum Beispiel neuartige Magnesium-Kalzium-Legierungen. Diese zeigen Werkstoffeigenschaften, die denen des Knochens ähneln, sie sind stabil und gleichzeitig elastisch. Kalzium scheint als Legierungselement gut geeignet zu sein, da es sich genau wie Magnesium zu ungiftigen Produkten im Körper abbauen könnte. Die Abbauprodukte könnten sogar das Knochenwachstum stimulieren.

„Wir entwickeln in Geesthacht Legierungen, die über äußerst vielversprechende Eigenschaften für den Einsatz in orthopädischen und traumatologischen Anwendungen verfügen“, erklärt Prof. Dr. Regine Willumeit. „Die Kollegen im MagIC, dem Magnesium Innovations Center am HZG, liefern uns das Ausgangsmaterial, wir untersuchen die Faktoren, die den Abbau des Magnesiums unter physiologischen Bedingungen bestimmen.“ Dabei erforschen die Wissenschaftler nicht nur den Abbauprozess des Materials. In den Laborräumen in Geesthacht werden in der Zellkultur zum Beispiel die Auswirkungen des Abbaus auf umliegende Zellen getestet. Den Wissenschaftlern stehen für diese grundlegende Forschung an den neuartigen Implantatmaterialien umfassende Analyse- und Testmethoden zur Verfügung.

Kopfzerbrechen bereiten den Forschern die Herstellungsverfahren. Doch hier sind sie ein gutes Stück voran gekommen. So stellte der Wissenschaftler in der Abteilung Pulvertechnologie, Martin Wolff, erstmals Magnesium-Kalzium-Knochenschrauben mittels Metallpulverspritzgießens (MIM) her. „Die Herausforderung bei Magnesium liegt in der hohen Affinität dieses Werkstoffs zu Sauerstoff“, erklärt Martin Wolff. „Doch schon geringe Mengen Sauerstoffs führen zu dramatisch veränderten mechanischen Eigenschaften des Bauteils.“ Kalzium als Legierungspartner fängt im Herstellungsprozess den Sauerstoff ab, das Material wird dadurch fester. Das ungiftige Legierungselement hat sich zumindest im Experiment zur Erzielung besserer Ergebnisse bewährt. Bevor es jetzt als Implantatwerkstoff eingesetzt werden kann, stehen zahlreiche Untersuchungen, zum Beispiel in der Zellkultur und im Organismus, an.

Auf der Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Biomaterialien (DGBM), die vom 1. bis 3. November 2012 in der Handwerkskammer Hamburg stattfindet, präsentieren die Helmholtz-Forscher aus Geesthacht ihre Ergebnisse. Schwerpunktthema in diesem Jahr bilden „Abbaubare Implantate und Biomaterialien“. Die diesjährige Tagungsleiterin Prof. Dr. Regine Willumeit holte den renommierten Kongress mit rund 250 Teilnehmern nach Hamburg und organisierte Planung und Programm.

Journalisten sind herzlich zum Kongress in die Handwerkskammer Hamburg eingeladen. Um vorab Gesprächstermine mit den Helmholtz-Wissenschaftlern zu vereinbaren, wenden Sie sich gern an Heidrun Hillen (Telefon: 0415287-1648).

Dr. Torsten Fischer | Helmholtz-Zentrum
Weitere Informationen:
http://www.conventus.de/dgbm-kongress/
http://www.hzg.de/public_relations/press_releases/034437/index_0034437.html.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Materialwissenschaften:

nachricht Studie InLight: Einblicke in chemische Prozesse mit Licht
22.11.2016 | Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT

nachricht Eigenschaften von Magnetmaterialien gezielt ändern
16.11.2016 | Christian-Albrechts-Universität zu Kiel

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Materialwissenschaften >>>

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