Neuartige Biomaterialien sollen zukünftig Knorpeldefekte im Knie ersetzen und so das Risiko eines weiteren Gelenkverschleißes verringern. Die möglichen Ersatzmaterialien enthalten Nanopartikel mit pro-regenerativen Eigenschaften, die auch per "Fernsteuerung" aktiviert werden können.
Weltweit leiden Millionen Menschen an Kniearthrose. Intelligente Biomaterialen sollen künftig Knorpeldefekte ersetzen.
Prof. Lutz Dürselen
Weltweit leiden rund 242 Millionen Patienten unter einer Arthrose des Kniegelenks. Bisher gibt es für den fortschreitenden Knorpelverschleiß keine ursächliche Therapie – und nicht selten endet die lange Krankheitsgeschichte mit einem künstlichen Gelenk. Nun will eine Forschergruppe aus acht europäischen Ländern Ersatzmaterialien für die Therapie von Knorpeldefekten entwickeln. Das vom "Instituto de Investigação e Inovação" (i3s) der Universität Porto geleitete Projekt RESTORE wird für rund vier Jahre mit 5,5 Millionen Euro von der EU-Kommission gefördert. Aus Ulm ist das Institut für Unfallchirurgische Forschung und Biomechanik der Universitätsmedizin beteiligt.
Dreidimensionale Stützstrukturen ("Scaffolds") mit integrierten "intelligenten" Nanomaterialien sollen die Knorpelregeneration fördern und das Risiko eines posttraumatischen Gelenkverschleißes reduzieren. "Dabei müssen die neuen Materialien den hohen mechanischen Belastungen standhalten, die innerhalb des Knies wirken", erklärt Meriem Lamghari vom Forschungsinstitut i3S und Leiterin dieses europäischen Konsortiums. Die "intelligenten" Nanopartikel mit pro-regenerativen, anti-entzündlichen sowie anti-mikrobiellen Eigenschaften können bei Bedarf sogar via "Fernsteuerung", mithilfe nicht-invasiver Methoden, aktiviert werden. Hierfür wollen die Projektpartner eine spezielle Gelenkbandage entwickeln, die mit besonderen Sensoren ausgestattet ist, um so die Nanopartikel innerhalb des implantierten Ersatzmaterials zu aktivieren.
Zwei unterschiedliche Materialien im Blickpunkt
Die Projektidee ist aus Diskussionen zwischen Orthopäden, Spezialisten aus dem Bereich Tissue Engineering, Materialforschern sowie Molekularbiologen entstanden: Gemeinsam wollen die interdisziplinären Experten auf den großen klinischen Bedarf an geeigneten Therapiemethoden bei Kniearthrose reagieren. "Wir werden zwei verschiedene Materialien untersuchen, wobei eines auf einem Polymer basiert und bereits im Veterinärbereich klinisch getestet wurde. Dieses bisher bei Großtieren eingesetzte Material soll bei der Therapie großer Knorpeldefekte zum Einsatz kommen", erklärt Meriem Lamghari. Ein zweites Material werde mithilfe der Bioprinting-Technologie hergestellt und eigne sich vor allem bei kleineren Defekten. "Letzteres Material enthält neben 'intelligenten' Nanopartikeln auch menschliche Knorpelzellen", so Lamghari.