Ti­t­an­schaum als Kno­chen­er­satz

Rheinische Post – Stadtteilausgabe Duesseldorf-Mitte/West - - WISSEN / ROMAN -

DRES­DEN (jov) Der Mensch wächst mit sei­nen Auf­ga­ben. Das­sel­be gilt für sei­ne Kno­chen: Wer­den sie stär­ker be­las­tet, ent­wi­ckelt sich dich­te­res Ge­we­be. We­ni­ger stark be­an­spruch­te Tei­le des Ske­letts wei­sen ei­ne ge­rin­ge­re Kno­chen­dich­te auf. Die­sen Ef­fekt wol­len Me­di­zi­ner künf­tig ver­stärkt nut­zen, um Im­plan­ta­te dau­er­haf­ter und sta­bi­ler mit den Kno­chen des Pa­ti­en­ten zu ver­bin­den. Da­für muss der Kno­chen­er­satz in­des so auf­ge­baut sein, dass er ein Ein­wach­sen be­güns­tigt – mit Po­ren und Ka­nä­len, durch die Blut­ge­fä­ße und Kno­chen­zel­len un­ge­hin­dert hin­durch wach­sen kön­nen.

Das Ma­te­ri­al der Wahl bei Im­plan­ta­ten ist bis­lang Ti­tan: Es ist lang­le­big, sta­bil, be­last­bar und wird vom Kör­per gut ver­tra­gen. Eher pro­ble­ma­tisch ist da­ge­gen sei­ne Ver­ar­bei­tung: So re­agiert Ti­tan un­ter ho­hen Tem­pe­ra­tu­ren mit Sau­er­stoff, Stick­stoff und Koh­len­stoff. Es wird da­durch sprö­de und brü­chig. Das schränkt die Mög­lich­kei­ten der Pro­duk­ti­on stark ein. Kom­ple­xe In­nen­struk­tu­ren las­sen sich zu­dem so nicht her­stel­len.

Im­plan­ta­te für stark be­an­spruch­te Kno­chen sind dar­um haupt­säch­lich mas­si­ve Ti­tan­kör­per – die in­des we­sent­lich stei­fer sind als das mensch­li­che Ske­lett. „Der an­gren­zen­de Kno­chen wird kaum noch be­las­tet und bil­det sich im schlimms­ten Fall so­gar zu­rück. Das Im­plan­tat lo­ckert sich und muss aus­ge­tauscht wer­den“, er­klärt Pe­ter Quadbeck vom Fraun­ho­fer-In­sti­tut für Fer­ti­gungs­tech­nik und An­ge­wand­te Ma­te­ri­al­for­schung IFAM in Dres­den. Er ko­or­di­niert das Pro­jekt „TiFo­am“, bei dem nun ein neu­er Ti­tan-Werk­stoff für ei­ne neue Ge­ne­ra­ti­on Im­plan­ta­te ent­stand: Mit sei­ner schaum­ar­ti­gen Struk­tur äh­nelt er dem Auf­bau des Kno­chens.

Der neue Werk­stoff ent­steht, wenn Schäu­me aus Po­ly­ure­than mit ei­ner Lö­sung aus Bin­de­mit­tel und fei­nem Ti­t­an­pul­ver im­präg- niert wer­den. Das Pul­ver la­gert sich an den Zell­struk­tu­ren der Schäu­me an. Das Po­ly­ure­than und der Bin­der wer­den dann ver­dampft, zu­rück bleibt der Ti­t­an­schaum. Sei­ne me­cha­ni­schen Ei­gen­schaf­ten kom- men de­nen des mensch­li­chen Kno­chens sehr na­he. Das be­trifft vor al­lem die Ba­lan­ce zwi­schen ho­her Fes­tig­keit und ge­rin­ger Stei­fig­keit. Bei Be­las­tung wer­den die Rei­ze wei­ter­ge­lei­tet und för­dern die Neu­bil­dung von Kno­chen­zel­len – und da­durch das Ein­wach­sen des Im­plan­tats. Die­ses kann und soll des­halb so­fort nach dem Ein­set­zen be­las­tet wer­den.

Im Pro­jekt „TiFo­am“ ha­be man sich dar­auf kon­zen­triert, die Taug­lich­keit des Ti­t­an­schaums beim Er­satz de­fek­ter Wir­bel­kör­per nach­zu­wei­sen. Er eig­net sich aber eben­so zur „Re­pa­ra­tur“ an­de­rer stark be­las­te­ter Kno­chen.

Ne­ben den Werk­stoff­wis­sen­schaft­lern der Fraun­ho­fer-In­sti­tu­te, dem In­sti­tut für Ke­ra­mi­sche Tech­no­lo­gi­en und Sys­te­me in Dres­den, wa­ren an der Ent­wick­lung des Ti­tan-Schaums Me­di­zi­ner der Uni­k­li­nik der Tech­ni­schen Uni­ver­si­tät Dres­den so­wie meh­re­re Un­ter­neh­men be­tei­ligt.

FO­TO: FRAUN­HO­FER

Der Ti­tan-Werk­stoff zeigt schaum­ar­ti­ge Struk­tu­ren und ver­bin­det sich so bes­ser mit den Kno­chen.

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