Die nächste Generation von keramischen Knochenimplantaten
Keramikbasierte bioinerte Materialien mit hoher Beständigkeit gegen Verschleiß und Korrosion sind für die Entwicklung von orthopädischen Implantaten ideal. Darüber hinaus sind osteokonduktive und bioaktive Keramiken wie Calciumphosphate und bioaktive Gläser vielversprechende Materialien für die Herstellung von starken Gerüsten zur Unterstützung des Engineerings von neuen Knochen. Dennoch gibt es bestimmte wissenschaftliche Fragen, die angegangen werden müssen, bevor Keramiken ihr volles Potenzial erreichen können. Dazu gehören Ermüdungsfestigkeit, Festigkeit in porösen Gerüsten sowie die Kontrolle der Bioresorptionswirkung. Das EU-finanzierte Projekt BIOBONE (Bioceramics for bone repair) nahm sich der Ausbildung neuer Wissenschaftler und Ingenieure mit einem multidisziplinären Hintergrund an, um sie für ihre Arbeit in dem Bereich der Biokeramik für die Knochenreparatur vorzubereiten. Forschungsanstrengungen hatten den Bereich bisher in bioinerte Implantate und bioaktive Gerüste unterteilt, weshalb die Notwendigkeit einer sorgfältig kontrollierten Umgebung und einer funktionellen Wechselwirkung zwischen Zellen und Material nicht berücksichtigt wurde. Zu diesem Zweck untersuchten die auszubildenden Forscher die biologische Abbaubarkeit und die mechanischen Eigenschaften bekannter Biokeramiken, befassten sich aber auch mit neuen Materialien und Strukturen und untersuchten ihre Wechselwirkungen mit Zellen. Sie entwickelten neue bioinspirierte Verbundmaterialien, die natürliche Materialien nachahmten und hohe Festigkeit und Bruchfestigkeit kombinierten. Zusätzliche organisch-anorganische Hybridmaterialien mit einzigartigen mechanischen Reaktionen und kontrollierten Bioabbauraten wurden erzeugt. Weiterhin arbeiteten die Forscher an neuen Protokollen zur Modifizierung der Chemie und Mikrotopographie von Implantaten sowie für Oberflächentechnik-Implantate als Arzneistoffabgabevehikel. In einem neuartigen Zellkulturmodell testeten sie das osteogene Potenzial von Biomaterialien durch die Analyse ihrer Fähigkeit, Zellproliferation, Mineralisierung und Zelldifferenzierung zu unterstützen. Insgesamt leiten die Bemühungen von BIOBONE eine neue Ära der biokeramischen Materialien, für deren Verarbeitung und Anwendung ein. Dies führt zu neuartigen, haltbareren Knochenimplantaten, die mit dem nativen Gewebe interagieren und dessen Heilung erleichtern.
Schlüsselbegriffe
Knochenimplantate, Biokeramik, bioinert, Bioresorptionswirkung, BIOBONE, Knochenreparatur
