Bioaktive Implantate aus dem 3D-Drucker

Unter der Leitung von Prof. Dr. Hermann Seitz entwickeln die Wissenschaftler an der Universität Rostock neuartige Implantate mit verschiedenen bioaktiven Eigenschaften. Dabei nutzen sie das vorhandene Wissen über die Physiologie des Knochens. So ist bekannt, dass sich im Knochen bei jeder mechanischen Belastung kleine Spannungspotentiale bilden. „Dieser sogenannte piezoelektrische Effekt sorgt dafür, dass Zellen zum Wachstum angeregt werden“, sagt Christian Polley, Doktorand im Sonderforschungsbereich 1270 am Lehrstuhl für Mikrofluidik. „Die Piezoelektrizität ist ein wichtiger Schlüsselfaktor beim ständigen Knochenumbau im Organismus.“ Es sei zudem schon seit längerem bekannt, dass mit Bariumtitanat, einer piezoelektrischen Keramik, unter mechanischem Druck ebenfalls Spannungspotentiale erzeugt werden können.

Das Bariumtitanat werde im vielversprechenden Forschungsansatz von „ELAINE“ mit sogenannten bioaktiven Gläsern kombiniert. Dieses Material setzt beim Kontakt mit Körperflüssigkeiten Ionen frei und entfaltet so seine Bioaktivität. In Zusammenarbeit mit Professor Aldo Boccaccini vom Lehrstuhl für Biomaterialien an der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg wird das Material mit Bariumtitanat gemischt, anschließend erfolgt der dreidimensionale Druck.

„Wir testen bereits erfolgreich mit Simulationskammern, in denen der Druck in einem Organismus naturgetreu nachgeahmt werden kann“, so Seitz von der Uni Rostock. „Wir wollen ein Implantat haben, das auf mechanische Reize piezoelektrisch reagiert und gleichzeitig bioaktiv ist.“ So sollen aus dem angrenzenden Gewebe Knochenzellen in das poröse Implantat einwandern und es besiedeln. Hat das funktioniert, bleibt das Implantat im Körper.

Per 3D-Druck entstehen individuell für jeden Patienten die gewünschten Implantate. Allerdings wird es noch einige Jahre dauern, bis die Ergebnisse der Grundlagenforschung aus dem SFB 1270 tatsächlich im klinischen Alltag ankommen.