Laser erzeugen Knochenersatz

Foto: Laserstrahl

Durch die Zweiphotonenan-
regung (2PP) werden Implantate
hergestellt, die die Heilung von
Knochen und Knorpeln fördern;
© panthermedia.net/Markus Pauler

Die Grundlage für die Herstellung der Implantate ist die Wechselwirkung hochenergetischer Laserstrahlung (Zweiphotonenanregung, 2PP) mit Hydrogel-Molekülen, durch die eine Polymerisierung induziert werden kann. Das Verfahren ähnelt einem Rapid-Prototyping-Prozess: Mithilfe eines Mikroskopobjektives wird die Laserstrahlung fokussiert. Im Fokuspunkt findet die Polymerisierung und damit eine Verfestigung der Substanz innerhalb einer Lösung statt. Wird der Fokuspunkt entsprechend eines 3D-Modells durch die Lösung bewegt, entstehen dreidimensionale Strukturen, deren geometrische Eigenschaften nach Bedarf eingestellt werden können.

Durch das Verfahren werden implantierbare, dreidimensionale Gerüststrukturen erzeugt. Sie zeichnen sich dadurch aus, dass sie die erforderlichen Eigenschaften der Gewebematrix des Knorpels und des Knochens aufweisen, um die Selbstheilung des Körpers in diesem Bereich zu unterstützen. Die Strukturen zeigten gewebetypische Eigenschaften, sowohl im Sinne der Oberflächeneigenschaften, wie auch der biomechanischen Parameter. Dies ist notwendig, denn die körpereigenen Reparaturprozesse funktionieren hier nur sehr eingeschränkt. Verletzungen von Knorpeln oder Knochen sind so sehr schmerzhaft und schränken die Lebensqualität lange ein.

Im Rahmen des Forschungsprojektes wurden neuartige Polymere für die 2PP entwickelt und die biomechanischen Eigenschaften der Strukturen wurden nach den Matrixeigenschaften des Knochen-Knorpelgewebes eingestellt. Bei einer Tierstudie wurde gezeigt, dass die 2PP-generierte 3D-Knorpelphase ein hohes Regenerationspotential für Knorpelgewebe aufweist.

MEDICA.de; Quelle: Institut für Bioprozess- und Analysenmesstechnik (iba) e.V.