Knochenersatz kommt aus dem Chemielabor

Gewachsene Knochenersatz-Röhrchen unter dem Mikroskop (Foto: birmingham.ac.uk)

Wie menschliches Gewebe: Forscher lassen winzige Röhrchen aus Hydroxilapatit wachsen

Birmingham (pte/10.02.2020/11:45) Forscher der University of Birmingham http://birmingham.ac.uk nutzen chemische Verfahren zum Züchten menschlicher Knochen. Im „Chemischen Garten“ lassen sie Kristalle heranwachsen, die feinen Röhrchen ähneln. Sie werden vom menschlichen Körper akzeptiert und sind extrem porös, sodass Zellen der gesunden Knochenumgebung hineinwachsen und sich fest mit dem Implantat verbinden.

Keimzellen für Knochen

„Wir suchten nach einem Weg, Bauteile zu schaffen, die von ihrer Struktur und chemischen Zusammensetzung menschlichen Knochen ähnlich sind“, sagt Forschungsleiter Erik Hughes. Die gewachsenen Strukturen sind gewissermaßen die Keimzelle für neues Knochenmaterial. Die Experten nutzten ein mit Kalzium abgereichertes Gel, das sie mit einer Phosphatlösung bedeckten.

Spontan begannen bei dieser Versuchsanordnung feine Röhrchen aus Hydroxilapatit zu wachsen, dem Material, das auch in Knochen und im Zahlschmelz vorhanden ist. Das Material wird heute schon als Ersatz für Knochen genutzt, doch es liegt entweder als Pulver oder als massiver Festkörper vor. Dieser Klotz muss dann mechanisch bearbeitet werden, um die Fehlstellen in Knochen auszufüllen.

Heiße Quellen als Vorbild

Die Röhrchen sind so dick wie ein paar menschliche Haare. Sie haben charakteristische Eigenschaften, von denen eine besonders wichtig ist: eine strukturierte Oberfläche, die Knochenzellen dazu anregt, sich dort anzusiedeln. Die Hydroxilapatit-Röhrchen ähneln Osteonen, also längliche Gebilde, die aus dem Knochenkanal und konzentrisch darum angeordneten Knochenlamellen bestehen.

Vorbild für das Wachsen der Knochenersatzröhrchen gibt es in der Natur zuhauf, so Hughes – etwa heiße Quellen auf dem Grund der Ozeane. Aus diesen wüchsen Mineralien, die Schornsteinen ähneln. „Wir machen das Gleiche im Labor“, erläutert Hughes. Es sei ein ganz neuer Ansatz, so Co-Autorin Miruna Chipara, ebenfalls Chemieingenieurin. Die Röhrchen könnten sich zum idealen Knochenersatz entwickeln.

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    Diplomierte Gesundheits- und Krankenpflegerin, Advanced Practice Nurse, akademische Lehrerin für Gesundheits- und Krankenpflege, Demenzberaterin, Direktorin im Haus Hetzendorf, Kuratorium Wiener Pensionisten-Wohnhäuser

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