Ein Material aus der Luft- und Raumfahrtbranche kann Knochen reparieren
Knochenbrüche erfordern häufig das chirurgische Einsetzen von Fixierungsimplantaten wie Nägeln oder Platten, um die Knochenstücke während des Heilungsprozesses zusammenzuhalten. Diese Implantate, die üblicherweise aus Metall oder Verbundwerkstoffen hergestellt werden, verschleißen mit der Zeit. Die daraus resultierenden Abriebpartikel führen zu Entzündungen, Osteolyse und einer Lockerung der Implantate. Oft sind dann zusätzliche Korrektureingriffe erforderlich, die deutliche sozioökonomische Folgen haben, was den Bedarf an verschleißfesten, biologisch verträglichen Materialien für orthopädische Implantate deutlich macht.
MP-1: ein inertes, zähes, selbstschmierendes Biomaterial
Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des EU-finanzierten Projekts MP-ORIF haben diesen Mangel durch ein neuartiges, biologisch verträgliches Material behoben, das keine Entzündungsreaktion hervorruft. „Das von uns entwickelte Biopolymer MP-1 stammt ursprünglich aus der Luft- und Raumfahrt und hat viele für orthopädische Anwendungen wünschenswerte Eigenschaften wie Belastbarkeit, Verschleißfestigkeit und Selbstschmierung“, betont die Projektkoordinatorin und CTO von MMA Tech Alisa Buchman. MP-1 gehört zur Polyimid-Familie von Verbindungen. Es ist wärmebeständig und kann Temperaturen von bis zu 700 ⁰C standhalten. Außerdem ist es ein reines Polymer ohne Zusatzstoffe. Es weist eine hohe Ermüdungs- und Standfestigkeit bei Körpertemperatur auf und erzeugt im Vergleich zu anderen Polymeren, Metallen oder Keramiken nur wenig Abrieb. Selbst wenn Ablagerungen entstehen, sind sie größer als 2 Mikrometer und können nicht von Makrophagen aufgenommen werden, wodurch das Risiko einer mit MP-1 verbundenen Entzündung minimiert wird. MP-1 lässt sich leicht herstellen und ist umweltfreundlich. Es löst keine Allergien aus wie einige Metalle, und seine geringe Wärmeleitfähigkeit bedeutet, dass die Betroffenen nicht unter Wetterveränderungen leiden werden. Wichtig ist, dass es biologisch verträglich ist und das Implantat nach der Heilung nicht entfernt werden muss, so dass keine Revisionseingriffe erforderlich sind.
Orthopädische Implantate auf der Basis von MP-1
Bei seiner Einführung erhielt MP-1 eine CE-Kennzeichnung bei Hüft-Totalimplantationen als Acetabular-Liner-Implantat und ersetzte damit Materialien aus Metall oder Keramik. Unter Verwendung des Formpressverfahrens haben die MP-ORIF-Partner erfolgreich Trauma-Implantate wie Nägel, Platten, Schrauben und distale Radius-Implantate hergestellt. Diese wurden in Tiermodellen mit vielversprechenden Ergebnissen getestet, wobei Knorpel- und Knochenneubildung auf die Schließung von Frakturspalten hindeuteten. Das MP-1-Material weist eine ausgezeichnete Bioverträglichkeit und eine kurze Heilungsdauer auf. Orthopädische Trauma-Operationen sind mit langen Schnitten verbunden, die unschöne Narben an den verheilten Gliedmaßen hinterlassen. Die MP-ORIF-Lösung ermöglicht es Chirurginnen und Chirurgen, minimalinvasive Operationen mit kürzerer Operationszeit durchzuführen. Dadurch werden der Krankenhausaufenthalt und die Genesungszeit verkürzt, was die Behandlungskosten minimiert und die Lebensqualität der Betroffenen verbessert. Buchman meint dazu: „MP-1-Implantate werden eine bahnbrechende Lösung im Bereich der Traumatologie sein, die es ermöglicht, qualitativ hochwertige Traumachirurgie in kleinen und mittleren Krankenhäusern sowie in Privatkliniken durchzuführen.“ Im nächsten Schritt werden klinische Studien in Europa am Menschen durchgeführt und die CE-Kennzeichnung beantragt, die den Vertrieb der neuen Implantate auf dem weltweiten Markt ermöglichen wird. Das Unternehmen M.M.A. Tech Ltd. erweitert derzeit die Anwendungsmöglichkeiten des MP-1-Materials für totale Knieimplantate, die Polyethylen ersetzen, sowie für Zahnstrukturen und -implantate, die Titan ersetzen.
Schlüsselbegriffe
MP-ORIF, Implantat, MP-1, Material, Knochen, Fraktur, Entzündung, Biopolymer, Abriebpartikel