24 September 2008

Biokunststoff PHB als Matrix für Knochenersatz

Biocomposites könnten Metallimplantate ersetzen

Auf der Suche nach einem neuartigen Knochenersatz geht das Translationszentrum für Regenerative Medizin (TRM) Leipzig neue Wege: Dr. Sven Henning, Materialwissenschaftler des TRM Leipzig, hat einen viel versprechenden Ansatz im Bereich der Polymere gefunden. Dafür nutzt er einen Kunststoff, den Bakterien produziert haben.

Kalziumminerale (grau) und PHB-Matrix (weiß). © S. Henning (TRM)
Kalziumminerale (grau) und PHB-Matrix (weiß). © S. Henning (TRM)

“Unser neues Material erlaubt nicht nur den tragenden und passgenauen Ersatz für fehlende Knochen, sondern es ist gleichzeitig ein Klettergerüst für neue Zellen, die darin optimale Wachstumsbedingungen finden”, beschreibt der Physiker sein Forschungsvorhaben. Sein Ziel ist es, einen Ersatz für Knochen zu schaffen, die aufgrund von Trauma, Tumor oder degenerativen Krankheiten fehlen.

In seinem neuartigen Werkstoff kombiniert Dr. Sven Henning ein bioaktives Kalziummineral, das gut von Zellen besiedelt werden kann, aber nicht bruchfest ist, mit dem durch ein spezielles Verfahren modifizierten und dadurch sehr stabilen Bio-Kunststoff Polyhydroxybuttersäure. Dieses bakteriell produzierte und im Körper allmählich biologisch abbaubare Material kann von dem Forscher gut bearbeitet werden und so zur nötigen Elastizität und Oberflächengestaltung gebracht werden.

Das Ergebnis: Die neue Materialkombination ahmt den natürlichen Knochen in seiner Materialkomposition, Mikromechanik und Oberflächengestalt sehr genau nach. Damit kommt es dem natürlichen Knochen wesentlich näher als z.B. übliche Metallimplantate. Das hohe Risiko von Abstoßungsreaktionen und Unverträglichkeiten sinkt erheblich. Außerdem sollen die spezifischen Eigenschaften des Materials das Nachwachsen der Knochen optimal stimulieren. Bis ins Alter ist der Körper des Menschen zur Regeneration, zur Selbstheilung von Knochen fähig. Sie gelingt aber nur, wenn die Knochenzellen aus ihrer Umgebung die passenden Signale empfangen.

Wie erste erfolgreiche Versuche zeigten, sendet das Material von Dr. Sven Henning genau die richtigen Signale aus. “Im Labor haben Knochenzellen kleine Implantatproben besiedelt und mit der Produktion von Kollagen, einem Grundbaustoff des natürlichen Knochens, begonnen” freut sich der Forscher, der im nächsten Schritt in die präklinische Studienphase treten wird. Sind diese Versuche erfolgreich, könnten in fünf bis acht Jahren die ersten Patienten an Oberschenkeln oder Unterarmen Bioimplantate eingesetzt bekommen.

Dr. Sven Henning stellt seine aktuellen Forschungsergebnisse im Rahmen der Konferenz “Polymerwerkstoffe P2008″ vom 24. bis 26. September 2008 an der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg in Halle/Saale vor. Das TRM Leipzig fördert junge Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler, die anwendungsorientierte Forschungsprojekte im Bereich der regenerativen Medizin verfolgen. Zu den Partnern des TRM Leipzig gehört unter anderem das Institut für Polymerwerkstoffe der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg in Merseburg, wo Dr. Sven Henning forscht.

Weitere Informationen und Kontakt:
Manuela Lißina-Krause
Presse- und Öffentlichkeitsarbeit
Tel.: 0341-97 39 634
E-Mail: presse@trm.uni-leipzig.de

Source: Informationsdienst Wissenschaft, Pressemitteilung, 2008-09-23.

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