Von der Natur abgeschaut

Neueste Methoden im Einsatz: Prof. Ulrich Krupp setzt bei seiner Forschung im FH-Labor ein modernes Rasterelektronenmikroskop ein.

Leicht, naturähnlich, biokompatibel: Zelluläre Metalle, die im Forschungsprojekt zur Herstellung neuer Implantate eingesetzt werden, haben viele Vorteile.

Forscher der Fachhochschule Osnabrück entwickeln neuartige Materialverbunde, die natürlichen Stoffen wie Knochen oder Holz nachempfunden sind. Dadurch können in Zukunft leichtere, maßgeschneiderte Implantate hergestellt werden, was die Genesung – zum Beispiel von  Knochenbrüchen oder Osteoporose – wesentlich beschleunigen soll.

Die Natur liefert immer wieder die besten Inspirationen: nicht nur für Maler oder Architekten sondern auch für Ingenieure. Ein gutes Beispiel dafür ist ein aktuelles Forschungsprojekt der FH Osnabrück. Dabei geht es um sogenannte zelluläre Materialien, wie sie in natürlichen Strukturen wie Holz oder Knochen vorkommen. Nun wollen das Osnabrücker Forscherteam um Prof. Dr. Ulrich Krupp und seine vier Kooperationspartner diese natürlichen Materialien nachbilden, um spezielle Strukturen für Implantate zu entwickeln.

„Obwohl die vielfältigen Vorteile von zellulären Materialien schon lange bekannt sind, werden medizinische Implantate noch oft aus Vollmaterial hergestellt“, erklärt der Osnabrücker Projektleiter. Neben einem relativ hohen Gewicht habe dies entscheidende Nachteile hinsichtlich einer späteren Knochenbildung zur Folge.

Deshalb haben sich nun die Forscher der FH Osnabrück, der RWTH Aachen, der Universität Siegen, des Uniklinikums Gießen-Marburg sowie der Bundesanstalt für Materialforschung und Materialprüfung zu einem gemeinsamen Forschungsvorhaben zusammengeschlossen. Sie wollen maßgeschneiderte Materialverbunde entwickeln, die aus einer offenporigen Struktur bestehen – ähnlich der Architektur des Knochens.

„Unser sehr interdisziplinär angelegtes Projekt gliedert sich in vier Schritte“, erläutert der Professor für Metallische Konstruktions- und Leichtbauwerkstoffe. Auf dem Programm stehe zunächst feingießtechnische Herstellung offenporiger Metallschwämme, auf die dann biokompatible Reaktionsschichten angebracht werden. Später wird untersucht, ob das neuentwickelte Material negativen Einfluss auf lebendige Zellen hat oder nicht. Zuletzt folgt dann die experimentelle und modellmäßige Charakterisierung der biomechanischen Langzeitfunktionalität.

„Im Projekt arbeiten wir mit speziell angepassten Methoden der mechanischen Materialprüfung und Verfahren zur Mikrostrukturanalyse“, sagt Prof. Krupp. Dazu gehört zum Beispiel der Einsatz von Transmissions- und Rasterelektronenmikroskopen. Darüber hinaus machen die Forscher detaillierte Experimente zum Nachweis der Biokompatibilität der entwickelten Zellularstrukturen anhand von Klein- und Großtiermodellen.

Bis 2012 läuft das von der Deutschen Forschungsgemeinschaft geförderte Projekt. Bei seinem Abschluss wird ein neues Verfahren vorliegen, mit dem die Herstellung von exakt anpassbaren und – sowohl biochemisch als auch physikalisch – biokompatiblen Implantatkörpern möglich ist. Weitere Informationen: www.ecs.fh-osnabrueck.de/medfoam.html

Von: Lidia Uffmann