Verbesserte natürliche Bausteine für Knochen
Das anorganische Mineral Hydroxylapatit (HA) macht einen Großteil von Gewicht und Festigkeit von Knochen aus. Aufgrund ihrer aktiven Natur oder der Fähigkeit, die Knochenbildung zu fördern, finden poröse HA-Keramiken viele Anwendungen in der Regeneration von Knochengewebe. Es hat sich gezeigt, dass elektrische Polarisation die knochenbildende Fähigkeit von HA-Keramik verbessern kann. Mit Aufkommen der Nanotechnologie haben die Wissenschaftler die Tür zu einer Vielzahl von interessanten Funktionalitäten von nanoskaligen Strukturen (in der Größe von Atomen und Molekülen) geöffnet, die in herkömmlichen Materialien der gleichen Zusammensetzung nicht zu finden sind. Mit Mitteln aus dem Projekt Perceramics ("Multifunctional percolated nanostructured ceramics fabricated from hydroxylapatite") wollten europäische Forscher auf diesen einzigartigen Funktionalität aufbauen, indem sie nanostrukturierte, elektrisch polarisierte HA-Keramiken für eine Vielzahl von Anwendungen entwickelten. Zu den potenziellen Anwendungen gehören Bioimplantate, Plattformen für die Synthese von biologisch aktiven Verbindungen sowie der Einsatz in Reinigungsanlagen (Binden und Filtern von Substanzen mittels elektrischer Ladung und der großen Oberfläche). Die Wissenschaftler konnten Rechenmodelle für Zelladhärenz sowie neue Technologien für die Herstellung von HA-Nanopulver entwickeln. Gemeinsam erleichterten sie die Entwicklung neuer Methoden für die Aufbringung elektrischer Ladung auf HA-Keramik und für die Nanostrukturierung, was zu einer verbesserten Qualität von Bioimplantaten führte. Darüber hinaus entwickelten die Forscher im Rahmen von Perceramics eine neuartige Technologie für die Immobilisierung von Mikroorganismen, die sich in Verbindung mit anderen Trägern nicht eigneten. Die Projektergebnisse könnten sich vor allem in der Lebensmittelindustrie, für die Synthese biologisch aktiver Moleküle und im Umweltschutz als nützlich erweisen. Die Konzepte von Perceramics haben die Einsatzmöglichkeiten von elektrisch polarisierten HA-Keramiken erweitert, indem ihre Verwendung als Plattform für die Synthese von biologischen Molekülen sowie für Filter von Mikroorganismen bei Lebensmitteln oder in der Umwelt demonstriert werden konnte. Eine Vermarktung könnte damit verschiedenen Branchen wie etwa der biologischen Sanierung, dem Gesundheits- und Umweltschutz sowie der industriellen Biotechnologie zugutekommen.
