Osteokonduktives und bioresorbierbares Knochenersatzmaterial

Tricalciumphosphat und Hydroxylapatit sind keramische Werkstoffe, die sich aufgrund ihrer osteokonduktiven und bioresorbierbaren Materialeigenschaften hervorragend als Knochenersatzmaterial für die Erzeugung von Scaffolds eignen.

Bei Scaffolds handelt es sich um Implantate definierter Form und Porenstruktur, die in den Körper eingesetzt werden, um große Knochendefekte, die durch Unfälle oder im Zuge von Tumorentfernungen entstanden sind, zu behandeln. Bioresorbierbare Implantate werden dabei im Körper abgebaut und in körpereigenes Knochengewebe umgebaut. Für die Entwicklung neuer Scaffolds braucht es Wissen über die innere Struktur, die das Einwachsen von Knochen optimiert. Dabei spielt vor allem das Porendesign eine zentrale Rolle, um eine bestmögliche Osteokonduktivität zu erzielen.

Herausforderungen:

• Optimieren der Porenstrukturen, damit der Knochen optimal einwachsen kann
• Herstellung von verschiedenen komplexen Porenstrukturdesigns, die speziell auf die mechanischen Belastungen abgestimmt sind
• Suche nach effizienten Methoden zur Herstellung von patientenspezifischen Implantaten ab Losgröße 1
• Freiheit in Materialwahl

Lösung:

• schnelle Herstellung mittels LCM-Verfahren
• verfügbare Materialien: Tricalciumphosphat und Hydroxylapatit

Nutzen:

• Schnelle und kostengünstige Realisierung von unterschiedlichen Designvarianten, um perfekte osteokonduktive Eigenschaften zu erzielen
• Schnelle und kostengünstige Herstellung von Testkörper für in vivo und in vitro Versuche
• einfache Realisierung und Erprobung von verschiedensten Designvarianten
• Besonders gute Realisierbarkeit von kleinen Durchgangskanälen von bis zu 0,4mm im Durchmesser
• Realisierbarkeit von Stegdicken kleiner 0,3 mm
• Einfache Personalisierbarkeit von Implantaten
• Variation der Einheitszelle

Fazit von Professor Franz E. Weber, Universität Zürich, Zentrum für Zahnmedizin:

„Gerade für die Grundlagenforschung auf dem Gebiet Design von Knochenersatzmaterialien ist das LCM-Verfahren auch für nicht-Ingenieure eine sehr attraktive Fertigungsmethode. Insbesondere die Kombination von Freiheit in Material- und Designwahl eröffnet völlig neue Möglichkeiten!“