Dr. Natalia Wójcik vom Institut für Nanotechnologie und Materialwissenschaft an der Technischen Universität Danzig arbeitet an alternativen Materialien für die Herstellung von Verbundwerkstoffen, die in Knochenimplantaten verwendet werden könnten. Ihre Forschung kann zur Entwicklung innovativer Lösungen, die die biochemischen Prozesse im Körper nicht beeinträchtigen, beitragen.  

Das Ziel der Forschung ist die Entwicklung eines Verbundwerkstoffes, das zur Herstellung moderner Implantate für die Auffüllung kleiner Knochendefekte verwendet werden könnte. Er wird die Knochenregeneration beschleunigen oder als Beschichtung für Dauerimplantate, z. B. aus Titan dienen. 

Die Materialien, aus denen derzeit Knochenimplantate hergestellt werden, enthalten bioaktives Glas. Dies ist ein häufig verwendetes Glas auf Silikatbasis, das sogar einigen Zahnpasten zugesetzt werden. Dank ihm haben die Implantate Eigenschaften, die den Knochen dazu zwingen, sich genau an der Stelle zu regenerieren, an der sie eingesetzt werden. Die Hälfte der Gewichtszusammensetzung dieses Glases besteht aus Siliciumoxid, der Rest entfällt auf Phosphoroxid, Calcium und Natrium. 

„Das Glas auf Silikatbasis löst sich nur sehr langsam auf und braucht dafür ein Jahr bis mehrere Jahre.  Das Problem ist, dass Silizium ein Element ist, das im menschlichen Körper nur in Spuren vorkommt. Wir wissen nicht, welche langfristigen Folgen es hat, wenn dieses Element in hohen Konzentrationen im Körper verbleibt”,  erklärt Dr. Wójcik, zitiert auf der Website der Universität. 

Wird bei der Herstellung von Bio-Glas die Hauptmatrix aus Silikat durch eine Phosphat-Matrix ersetzt, erhöht sich die Löslichkeit des Materials erheblich. Außerdem kommt Phosphor in lebenden Organismen vor und ist ein natürlicher Baustein der Knochen, so dass seine Auflösung keine Belastung darstellt, wie es bei Silizium der Fall ist.  

„Einfach ausgedrückt: Das Implantat muss sich langsam genug auflösen, damit sich der Knochen regenerieren kann, und schnell genug, um die letzte Phase der Regeneration nicht zu behindern”, erklärt die Forscherin. 

Arkadiusz Słomczyński