Vom Knochen zur Schraube
Das Start-up Surgebright aus Oberösterreich bietet Medizinern eine Alternative zu Metallschrauben bei Knochenverletzungen. Sie haben spezielle Knochentransplantate in Schraubenform entwickelt.
– Bei Brüchen oder schwerer Abnutzung greifen Ärzte gerne zur Schraube, um die lädierten Knochen in einer geeigneten Position zu fixieren oder wieder zusammenwachsen zu lassen. In vielen Fällen müssen die Fremdkörper aus Stahl oder Titan am Ende des Heilungsprozesses allerdings in einer zweiten Operation entfernt werden. Zudem besteht das Risiko von Abstoßungsreaktionen oder Infektionen.
Wissenschafter machen sich deshalb schon seit geraumer Zeit Gedanken über andere Lösungen: etwa resorbierbare Schrauben, die sich also im Körper auflösen. Bereits existierende Methoden greifen beispielsweise auf Milchsäure oder Magnesium als Schraubenmaterial zurück. Ein anderer, noch weniger weit entwickelter Ansatz besteht darin, Materialien zu schaffen, die dem menschlichen Gewebe so sehr ähneln, dass sie fest verwachsen und zum Teil des Körpers werden.
Zusätzlich zu diesen Varianten kommt nun eine weitere Möglichkeit dazu, die eigentlich besonders naheliegend ist: Warum nicht einen menschlichen Knochen zu einer Schraube formen, um sie als Transplantat einem Patienten einzusetzen? Den Linzer Orthopäden Klaus Pastl begleitet diese Idee bereits während eines Großteils seiner Karriere. Im Jahr 2016 hat er nun mit Partnern das Unternehmen Surgebright in Oberösterreich gegründet. Die Gewebebank soll die Methode in einem größeren Maßstab verfügbar machen.
Surgebright ist eines jener Startups, die vor kurzem beim diesjährigen Gründerpreis Phönix des Wissenschaftsministeriums prämiert wurden. Die Auszeichnung wird vom Austria Wirtschaftsservice (aws) organisiert und in Kooperation mit der Förderagentur FFG in fünf Kategorien vergeben.
Der Weg, der in die Gründung von Surgebright mündete, startete bereits in den 1990er-Jahren, berichtet Lukas Pastl, der sich mit Vater Klaus die Geschäftsführung von Surgebright teilt. Der Orthopäde Klaus Pastl hatte bereits damals erste Knochentransplantate in einer ähnlichen Art verwendet. Erst Jahre später hat er ein erstes Patent angemeldet und gemeinsam mit dem Institut für Biomechanik der TU Graz an einer systematischen Entwicklung gearbeitet. So wurden etwa die erforderlichen technischen Parameter der Schrauben definiert oder Bruchtests absolviert.
Spenderknochen
Der Ausgangsstoff für die „Shark Screw“, wie der Erfinder das Produkt genannt hat, stammt von Organspendern. Es ist die äußere, harte Schicht – die Kortikalis – der Oberschenkelknochen, erklärt Lukas Pastl. „Sie verfügt über die nötige Dicke, Dichte und Festigkeit, um die Schrauben zu produzieren.“
Aus ihnen wird mit einer hochpräzisen Fräse die Schraube gefertigt, deren Form auf einen Hundertstelmillimeter genau festgelegt ist. Die Schrauben seien nicht wie andere „selbstschneidend“– bei der Operation werde in den Knochen des Patienten ein Gewinde hineingefräst, das zur Schraube passt.
Mehrere Maßnahmen sollen eine maximale Patientensicherheit garantieren, hebt Pastl hervor: Der Sterilisationsprozess berücksichtige alle bekannten Krankheiten, die theoretisch übertragen werden könnten. Jeder Patient werde zudem auf eine Art gescreent, als würde man die Transplantate gar nicht sterilisieren. Die Herkunft aller Gewebeprodukte sei darüber hinaus vollkommen transparent zurückverfolgbar.
Wird die Schraube in den Knochen des Patienten eingesetzt, wird sie zum neuen Teil des biologischen Systems. „Die Knochenmatrix wird sofort durchblutet, körpereigene Zellen können sich ansiedeln“, erklärt Lukas Pastl. „Der Körper baut den neuen Knochenteil sehr schnell um. Nach sechs Wochen ist er von kleinen Gefäßen durchzogen. Die Dichte verändert sich. Nach einem Jahr ist am Röntgenbild nichts mehr von der Schraube zu sehen.“
Die vielversprechende Methode hat aber auch ihre Grenzen. Die Stabilität der Schrauben ist begrenzt, für große Brüche sind sie nicht geeignet. „Eine Hüftprothese kann sie natürlich nicht ersetzen“, sagt Pastl. „Unser Hauptfokus liegt bei kleineren Knochen im Hand- und Fußbereich.“Beispielsweise eignen sich die Implantate, um Finger bei schwerer Arthrose zu versteifen.
1300 Schrauben
Bisher seien in Österreich insgesamt etwa 1300 Schrauben dieser Art eingesetzt worden. In 15 Kliniken werden sie bereits verwendet, erklärt derSurgebrightGeschäftsführer. DiePastls konzentrierens ich nun au feine weitere Expansion im deutschsprachigen Raum. Eine Zulassung für die Schweiz wurde bereits erteilt, für Deutschland wird sie für 2018 erwartet.