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 Aus-Schalter für Nebenwirkungen
22.06.2018 | Max-Planck-Institut für Biochemie

nachricht Ein Fall von „Kiss and Tell“: Chromosomales Kissing wird fassbarer
22.06.2018 | Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin in der Helmholtz-Gemeinschaft

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: Leichter abheben: Fraunhofer LBF entwickelt Flugzeugrad aus Faser-Kunststoff-Verbund

Noch mehr Reichweite oder noch mehr Nutzlast - das wünschen sich Fluggesellschaften für ihre Flugzeuge. Wegen ihrer hohen spezifischen Steifigkeiten und Festigkeiten kommen daher zunehmend leichte Faser-Kunststoff-Verbunde zum Einsatz. Bei Rümpfen oder Tragflächen sind permanent Innovationen in diese Richtung zu beobachten. Um dieses Innovationsfeld auch für Flugzeugräder zu erschließen, hat das Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF jetzt ein neues EU-Forschungsvorhaben gestartet. Ziel ist die Entwicklung eines ersten CFK-Bugrads für einen Airbus A320. Dabei wollen die Forscher ein Leichtbaupotential von bis zu 40 Prozent aufzeigen.

Faser-Kunststoff-Verbunde sind in der Luftfahrt bei zahlreichen Bauteilen bereits das Material der Wahl. So liegt beim Airbus A380 der Anteil an...

Im Focus: IT-Sicherheit beim autonomen Fahren

FH St. Pölten entwickelt neue Methode für sicheren Informationsaustausch zwischen Fahrzeugen mittels Funkdaten

Neue technische Errungenschaften wie das Internet der Dinge oder die direkte drahtlose Kommunikation zwischen Objekten erhöhen den Bedarf an effizienter...

Im Focus: Innovative Handprothesensteuerung besteht Alltagstest

Selbstlernende Steuerung für Handprothesen entwickelt. Neues Verfahren lässt Patienten natürlichere Bewegungen gleichzeitig in zwei Achsen durchführen. Forscher der Universitätsmedizin Göttingen (UMG) veröffentlichen Studie im Wissenschaftsmagazin „Science Robotics“ vom 20. Juni 2018.

Motorisierte Handprothesen sind mittlerweile Stand der Technik bei der Versorgung von Amputationen an der oberen Extremität. Bislang erlauben sie allerdings...

Im Focus: Temperaturgesteuerte Faser-Lichtquelle mit flüssigem Kern

Die moderne medizinische Bildgebung und neue spektroskopische Verfahren benötigen faserbasierte Lichtquellen, die breitbandiges Laserlicht im nahen und mittleren Infrarotbereich erzeugen. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Leibniz-Instituts für Photonische Technologien Jena (Leibniz-IPHT) zeigen in einer aktuellen Veröffentlichung im renommierten Fachblatt Optica, dass sie die optischen Eigenschaften flüssigkeitsgefüllter Fasern und damit die Bandbreite des Laserlichts gezielt über die Umgebungstemperatur steuern können.

Das Besondere an den untersuchten Fasern ist ihr Kern. Er ist mit Kohlenstoffdisulfid gefüllt - einer flüssigen chemischen Verbindung mit hoher optischer...

Im Focus: Temperature-controlled fiber-optic light source with liquid core

In a recent publication in the renowned journal Optica, scientists of Leibniz-Institute of Photonic Technology (Leibniz IPHT) in Jena showed that they can accurately control the optical properties of liquid-core fiber lasers and therefore their spectral band width by temperature and pressure tuning.

Already last year, the researchers provided experimental proof of a new dynamic of hybrid solitons– temporally and spectrally stationary light waves resulting...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Leben im Plastikzeitalter: Wie ist ein nachhaltiger Umgang mit Plastik möglich?

21.06.2018 | Veranstaltungen

Kongress BIO-raffiniert X – Neue Wege in der Nutzung biogener Rohstoffe?

21.06.2018 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen im August 2018

20.06.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Leichter abheben: Fraunhofer LBF entwickelt Flugzeugrad aus Faser-Kunststoff-Verbund

22.06.2018 | Materialwissenschaften

Lernen und gleichzeitig Gutes tun? Baufritz macht‘s möglich!

22.06.2018 | Unternehmensmeldung

GFOS und skip Institut entwickeln gemeinsam Prototyp für Augmented Reality App für die Produktion

22.06.2018 | Unternehmensmeldung

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics