Hartgewebsengineering mittels strukturierter abbaubarer Implantate zur kraniofazialen Knochenregeneration

Biologisch abbaubare Implantate auf der Basis von Kalzium-Phosphat-Mineralien (Apatit, Trikalziumphosphat und Tetrakalziumphosphat kombiniert mit Kalziumhydroxid), von Kollagen und von Poly-Lactit-Säure (PLA) werden entwickelt und reproduzierbar synthetisiert. Mit Hilfe entsprechender Belastungstests werden die mechanischen Eigenschaften der Implantate geprüft. In vitro Testungen werden mit Hilfe von primären Osteoblastenkulturen vorgenommen. Neben Standarduntersuchungen (z.B. auf Zytotoxizität) werden insbesondere Materialoptimierungen hinsichtlich des Zellattachement auf der Implantatoberfläche und einer Unterstützung der Funktion der Osteoblasten eine mineralisationsfähige extrazelluläre Matrix zu bilden.

Bei den Implantaten auf Biopolymerbasis ist die Zielsetzung zunächst die schnelle Regeneration des Knochengewebes. Beste Ergebnisse konnten bisher mit einem Kombi-Implantat aus Kollagen uns einer PLA/PGA-Mischung, das mit autologen Osteoblasten besiedelt wurde, erzielt werden. Hier kam es nach 6 Wochen zu einer relativ vollständigen Regeneration von kritischen (nicht spontan heilenden) Kalvariadefekten. Die Mineralimplantate sind in der Regel problemlos eingeheilt.

Die auf der Basis von Tetrakalziumphosphat hergestellten apatitischen Mineralien haben eine 5-10 mal schnellere Resorption im Gewebe gezeigt als die derzeit auf dem Markt befindlichen Trikalziumphosphate oder Apatite. Hier wird eine Korrelation zwischen der Kristallinität des Implantats (g-Faktor) und der Abbaugeschwindigkeit vermutet.

Drittmittelgeber:

Innovative Medizinische Forschung

Beteiligte Wissenschaftler:

Dr. Hans Peter Wiesmann (Leiter), Prof. Dr. Hans-Jürgen Höhling (Institut für Medizinische Physik und Biophysik), Prof. Dr. Dr. Dr. h. c. Ulrich Joos, Dr. Johannes Kleinheinz, Dr. Dr. Ulrich Meyer, Dr. Ulrich Plate (Institut für Medizinische Physik und Biophysik), PD Dr. Udo Stratmann (Institut für Anatomie), Dr. Dr. Dirk Szulczewski, Dr. Dr. Thomas Tkotz

Veröffentlichungen:

Kleinheinz, J., T. Stamm, N. Meier, H.P. Wiesmann, U. Joos: Darstellung der Orbita bei kraniofazialen Fehlbildungen und Verletzungen. Mund Kiefer Gesichtschir. 2, 1998, S.S91-93

Meyer, T., U. Meyer, U. Stratmann, H.P. Wiesmann, U. Joos: Identification of apoptotic cell death in distraction osteogenesis. Cell Bio Int. 23, 1999, (in press)

Wiesmann, H.P., L. Chi, U. Stratmann, U. Plate, H. Fuchs, U. Joos, H.J. Höhling: Sutural mineralization of rat calvaria characterized by atomic-force microscopy and transmission electron microscopy. Cell Tissue Res. 294, 1998, S.93-97