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Medizin: Mikroporöse Keramikimplantate heilen Knochenbrüche besser

Eine Alternative zu eigenem Knochen
Knochenimplantate mit spezieller Mikrostruktur treiben die Heilung großer Knochenbrüche voran – das hatte sich schon bei Laborstudien erwiesen. Jetzt haben Wissenschaftler die Materialeigenschaften systematisch im Tierversuch erprobt: Demnach führen Kalziumphosphatpartikel mit besonders vielen winzigen Poren offenbar genauso gut zur Knochenneubildung wie verpflanztes Material aus dem eigenen Körper.

Eine Alternative zu eigenem Knochen | Die Aufnahmen zeigen den Heilungsfortschritt bei Schafsknochen zwölf Wochen nach der Implantation: Oben links wurde das verletzte Darmbein (ein Teil des Hüftknochens) unbehandelt gelassen, rechts davon sieht man den Effekt von reimplantiertem, eigenem Knochengewebe – die Lücke ist vollständig geschlossen.
Das mit Wachstumsfaktoren versetzte Material (links unten) ist teilweise in die Umgebung ausgelaufen. Rechts unten ist der Fortschritt nach Behandlung mit mikrostrukturiertem Kalziumphosphat zu sehen.
Das berichtet ein Wissenschaftlerteam um Joost de Bruijn, der sowohl an der Londoner Queen Mary University als auch bei einer Herstellerfirma für keramische Knochenimplantate forscht. Nach ihren Versuchen an Hunden und Schafen zeigte sich, dass Kalziumphosphat das Einwachsen und anschließende Ausdifferenzieren von Knochenvorläuferzellen fördern kann, sofern es über ausreichend feine Poren verfügt. Auch natürliche Knochen bestehen zu einem Großteil aus Kalziumphosphat.

Zwar würden bereits heute schon Keramiken bei der Knochenheilung eingesetzt, erklären de Bruijn und Kollegen, deren Materialeigenschaften seien jedoch ungeeignet, um die Heilung in der gleichen Effektivität zu unterstützen. Eigenes, reimplantiertes Knochengewebe sei deshalb immer noch das Mittel der Wahl. Mit ihrem systematischen Vergleich wollen sie nun entscheidende Parameter ausfindig gemacht haben, um sogar Füllstoffe schlagen zu können, die mit wachstumsfördernden Proteinen behandelt waren.

Zahlreiche Labors weltweit forschen an vergleichbaren Biomaterialien, die allein auf Grund ihrer Struktur die entscheidenden Prozesse im Körper anstoßen. In vielen Fällen wird dazu lebendes Gewebe dem Körper entnommen und sämtlicher Zellen beraubt, bis nur noch deren dreidimensionales Stützgerüst zurückbleibt. Habe man alle ausschlaggebenden Materialeigenschaften identifiziert, könnten aber auch bei der Knochenheilung leichter handhabbare Kunststoffe zum Einsatz kommen, so de Bruijn. (jd)

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  • Quellen
Yuan, H. et al.: Osteoinductive ceramics as a synthetic alternative to autologous bone grafting. In: Proceedings of the National Academy of Sciences 10.1073/pnas.1003600107, 2010.

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