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Forschung mit 3D-Druck Knochenersatz aus dem 3D-Drucker

Quelle: Pressemitteilung Universität Rostock Lesedauer: 1 min

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Universität Rostock

An der Universität Rostock werden Knochenimplantate entwickelt, die auf mechanische Reize piezoelektrisch reagieren und gleichzeitig bioaktiv sind. Ihre poröse Struktur wird aus einem Keramik-Glas-Gemisch additiv gefertigt. Das könnte die Therapie von großen Knochendefekten revolutionieren.

Doktorand Christian Polley (links) und Professor Hermann Seitz (rechts) vom Lehrstuhl für Mikrofluidik der Universität Rostock untersuchen, wie mit 3D-gedruckten, elektrisch aktiven Implantaten große Knochendefekte behandelt werden können.
Doktorand Christian Polley (links) und Professor Hermann Seitz (rechts) vom Lehrstuhl für Mikrofluidik der Universität Rostock untersuchen, wie mit 3D-gedruckten, elektrisch aktiven Implantaten große Knochendefekte behandelt werden können.
(Bild: Joachim Mangler - Universität Rostock)

Die Behandlung von Knochentumoren oder schweren Knochenverletzungen stellt die Medizin oft vor große Probleme. Wird als Knochenersatzmaterial beispielsweise Titan verwendet, ist die Anpassung des Metalls an individuelle anatomische Gegebenheiten, etwa im Gesicht, schwierig. Wird Knochenmaterial aus dem Becken entnommen und an die schadhafte Stelle transplantiert, ist ein weiterer Defekt entstanden. Wissenschaftler am Lehrstuhl für Mikrofluidik der Universität Rostock entwickeln jetzt neuartige Implantate, die verschiedene bioaktive Eigenschaften in sich bergen und damit den biologischen Eigenschaften im Knochen nahe kommen.

Piezoelektrizität mit Keramik erreichen

Einer Mitteilung der Universität Rostock zufolge, orientieren sich die Wissenschaftler bei den aktuellen Forschungen an der Physiologie des Knochens. So sei bekannt, dass sich im Knochen bei jeder mechanischen Belastung kleine Spannungspotenziale bilden. Dieser sogenannte piezoelektrische Effekt sorgt dafür, dass Zellen zum Wachstum angeregt werden, heißt es. Bariumtitanat, eine piezoelektrische Keramik, könne unter mechanischem Druck ebenfalls Spannungspotenziale erzeugen.

Glasmaterial führt zur Bioaktivität

Das Bariumtitanat haben die Wissenschaftler mit sogenannten bioaktiven Gläsern kombiniert. Dieses Material setzt beim Kontakt mit Körperflüssigkeiten Ionen frei und entfaltet so seine Bioaktivität. In Zusammenarbeit mit der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg werde das Material mit Bariumtitanat gemischt und steht für den 3D-Drucker bereit.

In Rostock wird bereits mit Simulationskammern, in denen der Druck in einem Organismus naturgetreu nachgeahmt werden kann, erfolgreich getestet. Ziel sei es, dass aus dem angrenzenden Gewebe Knochenzellen in das poröse Implantat einwandern. Wenn die Besiedelung und die Bildung von Gefäßen erfolgt sind, bleibt das Implantat im Körper. Der Vorteil des Verfahrens sei, dass das Implantat nach der digitalen Rekonstruktion im 3D-Drucker passgenau angefertigt werden kann.

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