de.wedoany.com-Bericht: Forscher der Georgetown University in den USA entwickeln ein 3D-gedrucktes Knochentransplantat aus natürlichen Materialien. Es soll Komplikationen reduzieren, die mit herkömmlichen Metall- und Syntheseimplantaten verbunden sind. Millionen von Patienten, die jährlich Knochentransplantationen benötigen, könnten von dieser Technologie profitieren.
Dr. Stella Alimperti, außerordentliche Professorin für Biochemie sowie Molekular- und Zellbiologie an der Medizinischen Fakultät, konstruiert das Transplantat auf der Basis von Pektin – einer Ballaststoffkomponente, die in Früchten wie Äpfeln und Zitrusfruchtschalen vorkommt. Es dient als Alternative zu Metallimplantaten. Diese können zu Infektionen, Abstoßungsreaktionen und Entzündungen führen, während Transplantate vom eigenen Körper oder von Spendern ebenfalls Schmerzen und ein Frakturrisiko verursachen können.
„Metall ist nichts, was in unserem System existiert. Knochen bestehen nicht aus Metall, daher ist die Erfolgsrate der Integration zwischen Knochen und Metall sehr gering, und sie behindert die Regenerationsfähigkeit des Knochens“, sagte Alimperti.
Im Design wird das Pektin zwischen zwei Schichten Hydroxylapatit platziert – einer natürlichen Kalzium-Phosphor-Substanz im Knochen –, um die Dichte und Festigkeit des Transplantats zu erhöhen. Gleichzeitig werden lebende Zellen hinzugefügt, um die Heilung zu fördern. Dieses 3D-gedruckte Knochentransplantat kann bei Raumtemperatur hergestellt werden und vermeidet so die extremen Bedingungen, die für synthetische Materialien erforderlich sind.
Die poröse Struktur, die das Pektin bildet, verbessert die Fähigkeit, Nährstoffe zu den Zellen zu transportieren. Synthetische Implantate versuchen zwar, diese Eigenschaft nachzuahmen, aber der natürliche Ansatz ist vorteilhafter. „Pektin ist verträglich“, sagte sie. „Es ist eine gute Sache. Es schadet unserem Körper nicht. Es gibt uns die Möglichkeit, andere Methoden herauszufordern, die giftige Materialien oder chemische Materialien oder synthetische Polymere verwenden.“
Die Technologie reduziert auch die Abhängigkeit von Spendergewebe oder komplexen chirurgischen Eingriffen. „Mit unserer Technologie wollen wir neue Transplantate herstellen. Wir wollen dem Patienten nichts wegnehmen“, erklärte Alimperti. „Wir können neues Knochengewebe schaffen, ohne all diese komplexen Operationen und die Verwendung von Metall und anderen Komponenten durchführen zu müssen.“
Derzeit konzentriert sich die Forschung auf Gesichtsknochen und lange Röhrenknochen, und ein Patent ist beantragt. Das Team arbeitet an der Verbesserung der Haltbarkeit der Transplantate und plant, sie basierend auf Unterschieden im Patientenalter, Geschlecht und der Knochendichte zu personalisieren. „Wir möchten, dass es ein personalisiertes medizinisches Werkzeug wird. Für mich, Sie und andere kann es nicht dasselbe sein, um alle Parameter, genetische, geschlechtsspezifische und altersbedingte Unterschiede zu berücksichtigen“, sagte sie. „Ich hoffe, dass dies ein neues Paradigma, einen neuen Wandel in der orthopädischen Gewebetechnik schaffen wird.“
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