Bessere Gelenkimplantate bei Arthrose
Arthrose (osteoarthritis, OA) ist die häufigste Erkrankung des Bewegungsapparates, an der weltweit hunderte Millionen Menschen leiden. Da OA noch nicht geheilt werden kann, wird in der Regel auf einen vollständigen Gelenkersatz optioniert. Der Erfolg der Methode hängt dabei vom zügigen und vollständigen biologischen Einwachsen der Prothese in den vorhandenen Knochen ab (Osseointegration). Bisher wurde Hydroxylapatit zur Beschichtung prothetischer Implantate verwendet, das bei Langzeitimplantaten allerdings oft versagt, sodass es zur Osteolyse kommt. Das EU-finanzierte Projekt BIOSTEM (The development of biologically active metal implants for improved osseointegration) sollte daher biologisch aktive Metallimplantate für eine verbesserte Osseointegration des Gelenkimplantats entwickeln. Um die bei der Beschichtung von Implantaten typischen Probleme zu lösen, brachte BIOSTEM Kollagen auf die Oberfläche eines Poly-(ether-ether)-ketons (PEEK) auf. PEEK ist ein biologisch inertes Polymer, das mit signifikantem klinischen Erfolg bei Operationen an der Wirbelsäule und in der craniomaxillofazialen Chirurgie (CMF) eingesetzt wird. Das Kollagen wurde so verändert, dass die Beschichtung des PEEK die Knochenapposition verbessert, aber die chemischen, spektroskopisch ermittelten Eigenschaften beibehalten werden. Das Hybridmaterial verbessert auch die Anheftung mesenchymaler Stammzellen und deren osteogene Differenzierung, zudem kann die für die Implantatbeschichtung benötigte Plasmavorrichtung leicht in Krankenhäusern untergebracht werden und damit die Herstellung vor Ort ermöglichen. Der BIOSTEM-Ansatz wurde in vivo an einem präklinischen Kaninchenmodell mit PEEK-Oberschenkelimplantat validiert. Für die Analyse des Knochenvolumens an der Implantatgrenzfläche wurden mehrere Methoden verwendet, etwa mechanische Tests, histomorphometrische Analysen und Mikro-Computertomographie. Insgesamt erweitert der Ansatz von BIOSTEM derzeitige Grenzen der Prothetik im Zusammenhang mit Implantatbeschichtungen und entwickelt ein Verfahren für die klinisch praktikable, langfristige und stabile Modifikation von PEEK, um die Osseointegration bei OA-Patienten zu verbessern.
Schlüsselbegriffe
Osteoarthritis, Gelenkersatz, Osseointegration, Kollagen, PEEK
