Sehnen- und Knochenregeneration

Knochenheilungsstörungen und implantatassoziierte Infektionen stellen noch immer eine Herausforderung in der unfallchirurgischen und orthopädischen Chirurgie dar. Durch die lokale Gabe von Wirksubstanzen können endogene Heilungsprozesse gefördert aber auch Infektionen vorgebeugt oder behandelt werden. Gleichzeitig wird die notwendige Dosis und die systemische Belastung reduziert, aber auch die Verfügbarkeit vor Ort verbessert. Unsere Arbeitsgruppe beschäftigt sich mit verschiedenen Möglichkeiten der lokalen Applikation bei verschiedenen Indikationen.

Die entwickelte biodegradierbare Beschichtung -basierend auf dem Polymer Poly(D,L-Laktid)- für chirurgisches Material/Implantate wurde intensiv in vitro und in vivo zur Applikation von Antibiotika und Faktoren zur Stimulation der Knochenheilung getestet. Neben der Optimierung der Beschichtung und der Freisetzungskinetik, wurden die Effektivität und die Biokompatibilität untersucht.

Zur Behandlung knöcherner Defekte stehen zahlreiche Knochenersatzstoffe zur Verfügung. Im Idealfall kann der Chirurg das geeignete Material mit einer Wirksubstanz anreichern, damit die Heilung gefördert oder Bakterien bekämpft werden. Hierzu haben wir einen perioperativen Ansatz entwickelt, welcher eine schnelle und homogene Mischung von Ersatzmaterial mit Wirksubstanzen ermöglicht und intensiv die Freisetzungskinetik verschiedener Antibiotika in vitro analysiert. In einem Defektmodell wurde die Effektivität des mit dem Wachstumsfaktor BMP-2 angereicherten Knochenersatzmaterials (Demineralisierte Knochenmatrix, DBM) getestet und mittels µCT und Histologie die Knochenheilung evaluiert. Die Wirksamkeit und Zytotoxizität neu entdeckter oder modifizierter antimikrobieller Substanzen untersuchen wir in verschiedenen in vitro Versuchsansätzen.

Eine weitere Möglichkeit zur Behandlung bzw. Vorbeugung einer implantatassoziierten Infektion ist die Kombination aus antimikrobiell wirkender Implantatbeschichtung mit Hilfe von Silber und patientenspezifischer Selektion des einzubringenden Antibiotikums. Am Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung (IFAM) in Bremen wurde dieses neuartige Beschichtungsverfahren entwickelt. Das Verfahren ermöglicht dem Arzt das Aufbringen des erregerspezifischen Antibiotikums vor Einbringung des Implantates.

Um die Wirksamkeit dieser innovativen Beschichtung zu zeigen, führen wir präklinische in vitro und in vivo Versuche durch. Dabei wird die Biokompatibilität und Wirksamkeit der Beschichtung getestet. Am Kleintiermodell werden dann Untersuchungen zur Osseointegration (= direkter funktioneller und struktureller Verbund zwischen dem Knochengewebe und der Oberfläche des Implantates) sowie ein Nachweis der antimikrobiellen Effektivität der oberflächenmodifizierten Implantate durchgeführt. Das Projekt ist durch das BMBF gefördert: VIP+, AntiSelektInfekt