Bioaktive Oberflächenbeschichtung von bioinerter oxidischer Keramik zur Stimulation der Knochenanbindung

• Antragsteller: Professor Dr. Christian Heiß; Professor Dr.-Ing. Kurosch Rezwan, seit 3/2016
• Fachliche Zuordnung: Biomaterialien
• Förderung: Förderung von 2011 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 200011508

Die Entwicklung und Herstellung von Implantatmaterialien aus Keramiken, die gleichzeitig die Osseointegration verbessern, eine feste und langfristige Anbindung an das angrenzende Knochengewebe gewährleisten und im Idealfall zu einer verkürzten postoperativen Einheilungsphase führen, stellt immer noch eine große Herausforderung dar. Im Hinblick auf diese Anforderungen wurde in der ersten Förderperiode mittels Wet-powder-spray coating die Oberfläche von bioinertem Yttrium stabilisierte Zirkonoxid (TZ) mit einer Mischsuspension bestehend aus TZ, Hydroxylapatit (HA) und Magnesiumoxid (MgO) erfolgreich beschichtet. Die Hypothese, dass diese Beschichtungen, die aus einem festen und nichtresorbierbaren Bestandteil (TZ) und teilweise resorbierbaren und bioaktiven Komponenten (HA und Mg) bestehen, für eine ausreichende Festigkeit sorgen und die Knochenzellen beim Anwachsen unterstützen, konnte durch eine umfassende physikochemische und biologische Charakterisierung dargelegt werden. Die Untersuchungen zeigten, dass das TZ im Wesentlichen zur Stabilisierung der Beschichtung dient und eine gute Substratadhäsion unterstütz. Die Bestandteile HA und Mg könnten die Anbindung und Aktivität von Knochenzellen stimulieren und sollen im Fortsetzungsantrag anhand von in vivo Untersuchungen geprüft werden.Um die grundlegenden Arbeitshypothesen, dass beschichtete TZ Implantate die i) in vivo Knochenneubildung, ii) ein schnelles Anwachsen des Implantats und zudem die iii) Festigkeit des Implantat-Knochenverbundes erhöhen können, zu bestätigen, wird eine zweite Förderperiode beantragt, die eine erste in vivo Untersuchung einbezieht.Hier sollen in einem etablierten Tiermodell an Kaninchen die Fremdkörperreaktion auf die Prüfkörper, sowie nach deren Osseointegration histologisch und histomorphometrisch die Knochenkontaktrate (BIC) als Parameter der Osseointegration untersucht werden. Zusätzlich sollen die biomechanischen Eigenschaften mittels Ausdrehversuch evaluiert werden.Dieses Forschungsvorhaben wird an der Universität Bremen in enger Zusammenarbeit mit der Justus-Liebig Universität Gießen und dem Universitätsklinikum Gießen-Marburg, Standort: Gießen, durchgeführt werden. Aufgrund einer bereits belegbar etablierten Kooperation und der in beiden Forschungsgruppen vorhandenen Expertise, sowie der technischen Ausstattung und den Infrastrukturen werden vertiefte Erkenntnisse bzgl. dem Einwachsverhalten der beschichteten TZ Implantate erwartet.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich: Dr. Philipp Streckbein
• Ehemalige Antragstellerin: Dr. Laura Treccani, bis 2/2016