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von A. Fäh

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3D-Druck eröffnet neue Wege in der Behandlung von Knochen-Knorpel-Schäden


 
  • Innovatives zweiphasiges Implantat aus Nanofasern und 3D-gedrucktem Magnesium entwickelt.

  • Längere Haltbarkeit und geringere Belastung für Patienten.

  • Verbesserung der Therapie von tiefen Knorpeldefekten.

 

Innovatives Implantat aus Nanofasern und 3D-gedrucktem Metall verbessert Therapie von Knorpelschäden.

Struktur von Nanofaservlies (links), Magnesium-Scaffolds mit unterschiedlichem Aufbau (Mitte), Darstellung der angestrebten Implantate (rechts). © RWTH Aachen
Struktur von Nanofaservlies (links), Magnesium-Scaffolds mit unterschiedlichem Aufbau (Mitte), Darstellung der angestrebten Implantate (rechts). © RWTH Aachen

Durch Sportunfälle oder altersbedingte Abnutzung kann es zu Schäden am Gelenkknorpel kommen. Eine vollständige Knieprothese war bisher oft die einzige Lösung bei grossen Schäden. Ein neues, innovatives Implantat könnte dies nun ändern.


In Deutschland leidet jeder fünfte Erwachsene an Arthrose, einem Verschleiss der Gelenkknorpel. Wird diese Erkrankung nicht frühzeitig behandelt, folgt oft eine fortschreitende sekundäre Arthrose, die eine künstliche Gelenkprothese erfordert. Solche Eingriffe sind invasiv und erfordern lange Rehabilitationszeiten. Besonders für junge, aktive Patienten sind diese daher nur als letzte Option geeignet.


Derzeit werden tiefe Knorpeldefekte oft mit eigenem Knorpelgewebe behandelt. Dabei werden zylindrische Knochen-Knorpel-Stanzen aus einer weniger belasteten Stelle des Gelenks entnommen und im defekten Bereich eingesetzt. Dieses Verfahren hat jedoch Nachteile wie die begrenzte Verfügbarkeit von körpereigenem Material und die unterschiedliche Dicke der Knorpelschicht zwischen Entnahme- und Implantationsstelle.


Das Projekt „CarBoMD“ (Cartilage Bone Medical Device) der RWTH Aachen University entwickelt ein zweiphasiges Implantat zur Behandlung von tiefen Knorpeldefekten. Dieses besteht aus porösen, metallischen Zylindern aus einer biokompatiblen und absorbierbaren Magnesiumlegierung. Magnesium ist mechanisch belastbar, hat eine geringe Dichte und fördert die Knochenregeneration.


Die Metallstrukturen werden präzise mittels laserbasierter 3D-Drucktechnologie in knochenähnlichen, porösen Formen hergestellt. Im Elektrospinning-Prozess werden Nanofasern aus Polymerlösungen gesponnen und als Vlies auf die Metallstrukturen aufgebracht. Diese Nanofaservliese, versetzt mit Hydrogelen, sollen die Knorpelstruktur im Körper nachahmen und die Bildung neuer Knorpelzellen fördern.


Das Implantat bietet eine langfristige Behandlungsoption für schwere Knorpeldefekte ohne zusätzliche Eingriffe oder Entnahme körpereigenen Gewebes. Die mechanischen Eigenschaften werden durch Tests evaluiert. Ziel des neuartigen, biphasischen Carbomd-Implantats ist es, Folgeschäden und -operationen zu reduzieren und somit die Belastung für Patienten und das Gesundheitssystem zu verringern.

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