Rostocker Forscher auf der Suche nach neuartigen Bio-Implantaten
Wissenschaftler der Universität Rostock wollen mit dem Verbundsprojekt „3D-Geweberegeneration“, das vom Wirtschaftsministerium Mecklenburg-Vorpommerns und der Europäischen Union mit 5,5 Millionen Euro gefördert wird, innovative Wege zur vollständigen Heilung großer knöcherner Gewebedefekte finden.
Die Forscher der Orthopädischen Universitätsklinik und dem Bereich Zellbiologie nutzen das als „Tissue Engineering“ bezeichnete Verfahren, mit dem neues Knochengewebe im Körper wachsen und sich neues Gewebe, z.B. auch metallische Gelenkimplantate, mit dem angrenzenden Knochenlager fest verbinden kann. In Folge von Tumoren, Unfällen, Infektionen oder Gelenkimplantatslockerungen kann der eigene Körper große Knochendefekte aber nicht mehr reparieren und diese müssen durch Defekt-Implantate aufgefüllt werden. So werden in Deutschland pro Jahr etwa 300.000 künstliche Gelenke implantiert. Bislang ist für die stabile Integration von Implantaten im Knochen ein Zeitraum von ca. 15 Jahren typisch.
Das Verhalten von Knochenzellen und Knochengewebe soll nun unter realitätsnahen Bedingungen, also in einer dreidimensionalen Umgebung besser verstanden werden. Das große Ziel sind 3D-Implantate, also „mechanisch stabile Formkörper, mit denen man große Knochendefekte ausfüllen kann“, erläutert Prof. Dr. Rainer Bader, Leiter des Forschungslabors der Orthopädischen Uni-Klinik Rostock. Die 3D-Implantate sollen von dem angrenzenden und dann wachsenden Knochengewebe durchdrungen werden und damit optimal einwachsen. „Für große Defekte gibt es bislang noch keine Lösungen“, so Bader. Bislang sei das Einwachsen der Zellen in die 3D-Implantate kompliziert und unzureichend erforscht. „Mit neuen Untersuchungstechniken soll nun das Zellwachstum analysiert und kontrolliert werden“, so der Mediziner optimistisch. Somit wäre eine Verlängerung der stabilen Integration der Implantate auf 20 Jahre möglich.
Zellbiologin Dr. Barbara Nebe verweist auf den langen Forschungsweg von ersten Laborversuchen über Tierversuche bis hin zu den ersten klinischen Studien. „Darin stecken einige Jahre intensive Forschungsarbeit“, so Nebe. Da es sehr schwierig ist Zellen im Inneren von räumlichen Strukturen zu untersuchen, wurde eigens ein 3D-Stapel-Modell entwickelt, das in einen Zellkultur-Reaktor eingebettet ist. „Damit können grundlegende Fragen zum Verhalten von Zellen in 3D-Umgebungen untersucht werden“, erklärte die Biologin.