Neuartige Trägermaterialien zur Therapie degenerativer Knochenerkrankungen
Ursachen für OA und OP sind unterschiedliche mechanische und biologische Faktoren, die die Homöostase des Knorpelgewebes stören. Dazu gehört auch der fortschreitende Knorpelabbau, die Sklerose von Gelenkknorpeln und subchondralen Knochen, Fehlbildungen der gesamten Knochenstruktur sowie Knochenbrüchigkeit. Derzeitige Lösungen wie Medikamente oder Implantate sind jedoch ineffizient und werden meist schlecht vom Körper toleriert. In diesem Zusammenhang entwickelt das EU-finanzierte Projekt OPHIS (Composite phenotypic triggers for bone and cartilage repair) neue, künstliche Biomaterialien für die Knochenregeneration bei OA und OP. Die Biomaterialien des OPHIS-Konsortiums basieren auf einer einzigartigen nanostrukturierten Biopolymermatrix, die die extrazelluläre Matrix (ECM) von Knochen oder Knorpel imitiert, und deren chemische und biochemische Eigenschaften zudem das Wachstum von Osteoblasten und Chondrozyten fördern. Der innovative Faktor der bioaktiven und biomimetischen Trägermaterialien ist ihre Beschaffenheit und die Art der Injektion: die formbaren Konstrukte bestehen aus einem Hydrogel, das minimalinvasiv implantiert oder in das geschädigte Gewebe injiziert wird. Als Trägermaterial für die Behandlung von OA wurden verschiedene makromolekulare Matrizen getestet und mit biomimetischen Hydroxyapatit-Nanopartikeln mineralisiert. Auf diese Weise bildeten sich die einzelnen Kompartimente der osteochondralen Region heraus. Die Knochenzemente aus Kalziumphosphaten fördern die Osteokonduktivität bei OP. Diese Keramikpasten härten beim Kontakt mit Körperflüssigkeiten nach weniger als 20 Minuten aus. Strontium (Sr) gilt als effizientes Therapeutikum gegen Osteoporose, da es die Osteoblastenaktivität stimuliert und die Knochenresorption hemmt. Auf diese Weise fördern die Sr-Ionen im Hydrogelträger die Knochenregeneration. In Kombination mit Nanobeads, die mit osteogenen, angiogenen oder anderen Wachstumsfaktoren funktionalisiert wurden, soll die von OPHIS konstruierte 3D-Trägermatrix die Zelldifferenzierung stimulieren. Erste In-vitro-Tests bestätigten die zelluläre Kompatibilität der Biomaterialien von OPHIS und verdeutlichen damit das enorme Potenzial zur Heilung degenerativer Knochenerkrankungen.
