Der Anteil der über 65-Jährigen in der deutschen Bevölkerung wird im Jahr 2030 fast 30 Prozent betragen. Mit dieser demografischen Entwicklung wird die Zahl altersbedingter, osteoporotischer, aber auch verkehrsunfall-bedingter, traumatischer Knochenbrüche ansteigen und damit zunehmend zu einem Problem. Die Behandlung großer Knochendefekte ist nämlich noch immer eine klinische Herausforderung ohne perfekte Lösung, weil geeignete Implantatmaterialien fehlen. Hier helfen additiv gefertigte, poröse und absorbierbare Metalle, da sie den hohen Anforderungen knochenmimetischer Implantate genügen.
Zum einen können die multiskaligen Geometrien solcher Implantate dahingehend individualisiert werden, dass sie die Mikroarchitektur und die mechanischen Eigenschaften menschlicher Knochen widerspiegeln. Zum anderen ermöglicht deren offenporige Struktur nicht nur die Vaskularisierung, sondern sie vergrößert zugleich auch die Gesamtoberfläche des Implantats, was die Anhaftung und Proliferation von Knochenzellen fördert. Zusätzlich sind ihre Absorbierungseigenschaften durch die Formgestaltung kontrollierbar, sodass deren strukturelle Integrität während der Knochenregenerationsphase nur solange wie nötig aufrechterhalten wird.
Am Ende der Frakturheilung haben sich die individualisierbaren Implantate dann rückstandslos im Körper aufgelöst. Potenziell können hiermit zahllose risikovolle – und kostspielige – Revisionsoperationen vermieden werden. Diese Eigenschaften sind zudem auch für zahlreiche pädiatrische Anwendungen ideal und können mittelfristig zudem Implantat-assoziierte Infektionen eliminieren.
Hauptantragsteller Holger Jahr (Fakultät 10, Institut für Anatomie und Zellbiologie) und seine ERS-Projektpartner Mahtab Nourbakhsh (Fakultät 10, Klinik für Altersmedizin), Johannes Henrich Schleifenbaum (Fakultät 4, Digitale Additive Produktion), Kai-Uwe Schröder (Fakultät 4, Institut für Strukturmechanik und Leichtbau) freuen sich über die RWTH-Förderung ihrer Projektidee. Mit dem einjährigen Vorhaben soll gezeigt werden, dass es prinzipiell möglich ist, clevere Designprinzipien aus dem Leichtbau mit modernster Metalldirektdrucktechnologie in neue, biologisch verträgliche, gewichtstragende und voll resorbierbare Implantate umzusetzen.
