Enzyme-modified Oxides for Bone Implants

• Applicant: Dr. Laura Treccani
• Subject Area: Biomaterials
• Term: from 2011 to 2014
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 178181356

Die Herstellung von Implantatmaterialien, welche gleichzeitig Bioaktivität und eine feste Verbindung mit dem angrenzenden Knochengewebe bieten, ist immer noch eine große Herausforderung. In diesem Projektantrag wird ein neuer Ansatz verfolgt, um Knochenimplantatmaterialien zu entwickeln, welche diesen Anforderungen entsprechen. Zwei Oxidkeramiken (α-Aluminiumoxid und ytriumstabilisiertes Zirkonoxid), die standardmäßig in der Herstellung von orthopädischen und dentalen Implantaten verwendet werden, werden mit einem Enzym gekoppelt (Alkalische Phosphatase), um das Anwachsen des Implantates in den Knochen zu verstärken. Alkalische Phosphatase (ALP), ein Enzym welches an der Knochenmineralisation beteiligt ist, wird auf den keramischen Materialien immobilisiert, um die Bildung einer bioaktiven Apatitschicht auf diesen keramischen Oberflächen einzuleiten. Diese bioaktive Apatitschicht soll zu einem schnellen Anwachsen des Implantats führen und zudem die Festigkeit des Implantat-Knochenverbundes erhöhen. Durch eine geeignete Immobilisierung können die ALP-Moleküle eine Neubildung des Apatits während der Knochenremodulierung stimulieren und somit die Knochenheilung unterstützen. Das Ziel der hier dargestellten interdisziplinären Herangehensweise ist die Bioaktivierung von oxidischen Materialien die nativ bionert sind. Bei einer erfolgreichen Umsetzung der vorgeschlagenen Herangehensweise ist eine deutliche Verbesserung der prothetischen Produkte wie z.B. Dentalimplantate, zu erwarten hinsichtlich der Langzeitstabilität der Implantat-Knochenanbindung und der beschleunigten Einheilung.

• DFG Programme: Research Grants
• Participating Person: Professor Dr.-Ing. Kurosch Rezwan