Resorbierbares Implantat fördert Gewebeaufbau im Körper

Material genauso wie gesunde Knochen und Knorpel belastbar

Forscher des Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung (IPA) arbeiten zusammen mit Medizinern der orthopädischen Universitätsklinik Rostock an einem Verfahren zur Herstellung von Implantatkörpern. Die Implantatkörper sollen Stammzellen an sich binden und die Knorpelbildung im Körper ermöglichen. Noch kann der Körper einen defekten bzw. abgebauten Knorpel nicht ohne weiteres ersetzen. Selbst wenn der Defekt mit im Reagenzglas vermehrten Knorpelzellen aufgefüllt wird, entsteht zumeist ein nur minderwertiger Faserknorpel. Die biomechanischen Eigenschaften entsprechen laut IPA nicht denen des gesunden Knorpels.

Das Implantat besteht aus einem Komposit aus Polyglykolid und Polylactid, das sich idealerweise in der gleichen Geschwindigkeit im Körper abbaut wie der Knorpel neu gebildet wird. „Ist neben dem Knorpel auch der Knochen geschädigt, soll ein zweischichtiges Implantat zum Erfolg führen“, erklärte Volkmar Jansson. In seinen Schichten entspricht es den Eigenschaften des Knochens und des Knorpels.

Das Forscherteam will mit diesen Implantaten sowohl einfachere Knorpelverletzungen heilen als auch z.B. durch Arthrose geschädigten Knochen wieder aufbauen. Bislang war eine wirtschaftiche Fertigung der Implantatkörper aus Polylactid nicht möglich. Ein am Fraunhofer IPA entwickeltes generatives Fertigungsverfahren hat nun in ersten Untersuchungen erfolgversprechende Ergebnisse geliefert. Das Polylactid konnte plastifiziert und schichtweise in komplexe, exakt errechnete 3-D-Schichten umgewandelt werden. Im Inneren der Strukturen befinden sich Polyactistränge genau definierter Stärke. Diese bilden in ebenfalls genau definierten Abständen den Implantatkörper.

„Durch die Variation dieser inneren Geometrie des Implantates können wir seine mechanischen und elastischen Eigenschaften gezielt bestimmen“, erklärte Bernd Biesinger vom IPA. In einem weiteren Entwicklungsschritt soll es dann möglich sein, die exakte Defektgeometrie beispielsweise über eine Computertomographieaufnahme zu bestimmen und daraus die Implantatgeometrie abzuleiten und generativ zu fertigen. Mit diesem Verfahren soll die Voraussetzung für eine neue Operationsmethodik geschaffen werden, die schnell und flexibel für spezifische Knochen- oder Knorpeldefekte eingesetzt werden kann und gleichzeitig die Belastung für den Patienten reduziert.

Anders als bei der jetzigen Vorgehensweise, den Knorpel außerhalb des Körpers zu züchten, wäre mit dem neuartigen Implantat nur noch eine einzige Operation notwendig. Bisher waren es mindestens zwei.