header-image
11.07.2016

Adhäsion von Knochenzellen auf Traumaimplantaten erfolgreich reduziert

Im Auftrag der F.O.M. erforschten Wissenschaftler um Dr. Christopher Dölle vom Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung (IFAM) in Bremen und um Jan-Hendrik Klein-Wiele vom Laser-Laboratorium Göttingen (LLG) unter dem Namen "Licht als Werkzeug: Oberflächenfunktionalisierung zur Adhäsionsreduzierung von humanen Zellen auf Traumaimplantaten" lichtbasierte Verfahren, um die Zelladhäsion auf Traumaimplantaten zu verringern.

Das IGF-Projekt wurde vom BMWi mit ca. 465.000 EUR gefördert. Zwölf Industrieunternehmen begleiteten die Forschung in einem projektbegleitenden Ausschuss.

Bei der Versorgung von Knochenfrakturen werden oft Trauma­implan­tate eingesetzt, die lediglich temporär im Körper verbleiben sollen. Die Entnahme der Implantate wird jedoch durch den Bewuchs mit Osteoblasten und Fibroblasten erschwert. Knochenzellen können eine sehr hohe Haftung zur Implantatoberfläche aufbauen, festverwachsenes Gewebe ist nachteilig für die freie Sicht des Operateurs, zum Beispiel beim Auffinden von Schraubköpfen.

Vorteilhaft ist folglich die Reduzierung der Zellanhaftung an der Implantatoberfläche. Eine geringere Adhäsion bedeutet für den Patienten eine komplikationsfreiere Operation, insbesondere ein reduziertes Risiko einer Nerven­schädigung, kleinere Wunden, geringere Schmerzen und eine kürzere Wundheilungsphase. Damit verbunden senken sich die Operations- und Versorgungskosten.

Es konnte für medizinischen Edelstahl und für Titan demonstriert werden, dass es gelingt, das Zellwachstum von Osteoblasten sowohl durch Lasermikrostrukturierung als auch durch biokompatible Beschichtung zu reduzieren. Die Zellzahl konnte bis auf ca. 20 % und die zellbedeckte Fläche auf Werte unterhalb von 20 % reduziert werden. Die Zellhaftung konnte ebenso nachweislich reduziert werden.

Bevor die beiden Technologien in großer Breite eingesetzt werden können, sind verbleibende Unsicherheiten aus dem Weg zu räumen. Hierzu wird beim BMWi ein Förderantrag für ein Fortsetzungsprojekt gestellt. Die vorläufige Planung der Forschungsagenda umfasst die folgenden Aufgaben beziehungsweise Ziele:  

  • Ausweitung der Prüfungen zur statistischen Absicherung  der Ergebnisse 
  • Korrelation der Ergebnisse des Zellwachstums mit Adhäsionsmessungen
  • Untersuchung der Auswirkungen von Zellverbundstrukturen 
  • Langzeitbeobachtung der Zellbesiedlung und damit potentiell zusammenhängender Veränderung der Adhäsion des Zellbewuchses auf der Implantatoberfläche
  • Validierung weiterer, relevanter Zelllinien (u. a. Fibroblasten)
  • Wechselwirkung der modifizierten Implantatoberfläche mit weiteren relevanten Medien (z. B. Proteinen)
  • Untersuchung der Ausbildung von fokalen Kontaktpunkten
  • Evaluierung der 3D-Eignung des Herstellungsprozesses bzw. dessen Anpassung
  • Wirkung der Oberflächenmodifikation auf die Kaltverschweißung von Schraubmaterial und Implantat
  • Definition des Herstellungsprozesses und Erhöhung der Prozesssicherheit

Sie haben Interesse an einer Mitwirkung oder an den Ergebnissen dieses und des Fortsetzungsprojektes? Wir laden Sie ein, am "Licht als Werkzeug"-Abschlusstreffen teilzunehmen, am 26.09.2016 in Göttingen. Bitte melden Sie sich hier formlos an und erhalten Sie die Einladung und die Angaben zum Veranstaltungsort.