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Rapid Prototyping of Custom-Made Bone-Forming Tissue Engineering Constructs.

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Innovative Knochenreparaturlösungen

Millionen sterben an Verletzungen im Straßenverkehr und mehrere Millionen erleiden nicht-tödliche Verletzungen, wobei Kopf- und Beinfrakturen die häufigste Verletzung sind. Derzeit verfügbare Knochenimplantate sind für die Heilung von solchen komplexen Frakturen unzureichend.

Gesundheit

Die Entwicklung geeigneter Implantate ist schwierig, da der Ansatz "one size fits all" hier nicht funktioniert. Neben der Komplexität des Entwurfs stellen Infektionen und die Fertigung von Biomaterialien weitere Probleme dar. Innovative Biomaterialien und Rapid Prototyping (RP)-Technologien für eine bessere Knochenreparatur sind für bessere Behandlungsergebnisse dringend notwendig. Europäische und chinesische Forscher des Projekts RAPIDOS (Rapid prototyping of custom-made bone-forming tissue engineering constructs) machten erhebliche Fortschritte im Hinblick auf die Entwicklung von patientenspezifischen Knochenreparaturlösungen mit bioaktiven Biomaterialgerüsten. Sie verwendeten Techniken wie die Stereolithographie und Niedertemperatur-RP und konnten erfolgreich Implantatgerüste herstellen. In der ersten Projektphase entwickelten die Forscher einen Ablauf für eine Prozesstechnik der klinischen Computertomographie-Bildgebung, der es Chirurgen ermöglicht, patientenspezifische Implantate zu entwerfen, zu bewerten und weiter zu optimieren. Parallel dazu arbeiteten sie an der Optimierung der internen Knochenmakroarchitektur durch Verbundformulierungen, die Calciumphosphat und bakterizides Magnesium für die Geweberegeneration enthalten. Um die Geweberegeneration zu gewährleisten, entwickelte RAPIDOS Arzneimittelabgabevehikel in Form von biologisch abbaubaren polymeren Nanofasern und Mikrokugeln mit Icaritin her, einem chinesischen Phytomolekül mit osteogenem Potential. In vitro- und in vivo-Studien haben die Vorteile von Magnesium und Icaritin in Implantaten demonstriert. Diese sollen in die photopolymerisierbare Harzformulierung integriert werden, um biologisch aktive Geweberegenerationsgerüste zu entwickeln. Schon jetzt haben die Projektaktivitäten zu acht begutachteten Handschriften und der Einreichung eines Patents geführt. Die Ergebnisse von RAPIDOS haben auch zur Schaffung eines Spin-off-Unternehmens beigetragen, das innovative Biomaterialien produzieren wird. Weltweit hat der Markt für Knochentransplantate einen Wert von mehreren Milliarden Dollar, wobei die höchste Nachfrage in asiatischen Ländern wie China und Indien, gefolgt von Europa besteht. Eine erfolgreiche Optimierung und Validierung von RAPIDOS regenerative und anti-infektiöse Lösungen für die Knochenreparatur sollten die Sichtbarkeit der Forschung und die Wettbewerbsfähigkeit von europäischen Unternehmen in diesem Sektor verbessern. Zu den Anwendungen gehören die Behandlung von Patienten mit nicht heilenden Knochenbrüchen, um die Erholung zu fördern - ein besonderer Gewinn für Europas rasch alternde Bevölkerung.

Schlüsselbegriffe

Knochenreparatur, Frakturen, Implantate, Biomaterialien, schnelles Prototyping, Magnesium, Icaritin

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