Bioaktives Knochenersatzmaterial: Mindestens so gut wie echte Knochen
Knochentransplantationen sind weltweit mit etwa vier Millionen Eingriffen jährlich gleich nach Bluttransfusionen die am häufigsten durchgeführten Gewebetransplantationen. Obwohl künstliche Materialien und Knochen aus Knochenbanken mögliche Optionen darstellen, ist die bevorzugte Option ein Autotransplantat – Knochen, der von der betroffenen Person selbst stammt. „Die Transplantation von Knochen aus einem anderen Körperteil kann jedoch schmerzhaft sein und in bis zu 50 % der Fälle zu Komplikationen führen, von denen 20 % schwerwiegend sein können“, berichtet Kaarlo Paakinaho, Koordinator des Projekts ADAPTOS. Um eine bessere Alternative zu bieten, wurden im Rahmen des EU-finanzierten Projekts ADAPTOS anpassungsfähigere bioaktive künstliche Knochentransplantate entwickelt. Adaptos® wurde bereits auf dem Veterinärmarkt eingeführt und hat bisher bereits mehr als 1 500 Tieren geholfen. „Aufgrund seiner einzigartigen mechanischen Eigenschaften sind wir zuversichtlich, dass unser Transplantat der Spongiosa am nächsten kommt“, fügt Paakinaho hinzu.
Flexibler und doch robuster poröser Verbundstoff
Adaptos® ist ein poröses Kompositmaterial, bestehend aus Beta-Tricalciumphosphat, bioaktivem Glas (45S5) und Poly-L-Lactid-co-ε-Caprolacton (einem Kopolymer aus Polylactid), das eher zufällig entdeckt wurde. „Beim experimentellen Mischen verschiedener Materialien im Labor habe ich ein Polymerkomposit mit hohem Keramikanteil hergestellt. Bei der Erzeugung einer Polymerverbundmatrix und der Aufschäumung mit überkritischem CO2 wies diese Kombination die perfekte Mischung aus Vielseitigkeit und Robustheit auf“, erklärt Paakinaho von Biomendex, dem Unternehmen, an dem das Projekt angesiedelt ist. Die daraus resultierende stark keramische Zusammensetzung, zusammen mit der porösen Struktur, bedeutete, dass die bioaktive Keramik noch wirksamer als zuvor sein konnte. Das Kompositmaterial gestattet das Anwachsen von Knochen (osteokonduktiv), während gleichzeitig der Heilungsprozess (osteoinduktiv) gefördert wird. Und in Kombination mit Knochenmarkaspirat oder Autotransplantation, d. h. autologem Knochen stimuliert das Transplantat knochenregenerierende Zellen. Das bioaktive Komposit ist in verschiedenen Formen erhältlich, unter anderem als Granulat, Platten und Zylinder, und bietet chirurgische Flexibilität zur perfekten Anpassung der Reparatur. Das Granulat kann entsprechend unregelmäßig geformter Eingriffsstellen geformt werden, indem es komprimiert und expandiert wird, jedoch dabei nicht bricht oder zerbröckelt, während die poröse Struktur das Knochenmarkaspirat aufnimmt. In Projektpilotversuchen wurde herausgefunden, dass die Abbaugeschwindigkeit des Geweberegenerationsgerüsts, die für eine möglichst natürliche Reparatur wichtig ist, sowohl in In-vitro- als auch in In-vivo-Umgebungen ähnlich ist. Zudem wurden keine Fremdkörperreaktionen wie etwa Schwellungen, Flüssigkeitsansammlungen, Bildung von Fistelöffnungen oder abnormalem Gewebe beobachtet. „Wir sind sehr zufrieden damit, dass unser synthetisches Material nicht nur die Porosität des natürlichen Knochens nachahmt, sondern auch über Handhabungs- und Modifikationseigenschaften verfügt, die manchmal sogar ein natürliches Knochentransplantat übertreffen“, erklärt Paakinaho.
Einführung der Innovation in weiteren chirurgischen Bereichen
Nachdem sich Adaptos® auf dem Veterinärmarkt als erfolgreich erwiesen hat, wird bei Biomendex geplant, die Verfügbarkeit des Materials auf die Humanchirurgie auszuweiten, wobei zunächst der orthopädische Markt im Vordergrund steht. In Finnland führt Biomendex gegenwärtig randomisierte, kontrollierte, teilweise verblindete, multizentrische klinische Studien zur allgemeinen orthopädischen Chirurgie durch, wobei insbesondere der Einsatz eines Adaptos-Keils in der Kniechirurgie bewertet wird. In der Zwischenzeit läuft die Analyse einer klinischen Studie, die bereits mit über siebzig Patientinnen und Patienten realisiert wurde, wobei es um die Verwendung von Adaptos®-Granulat für Zahnimplantate geht. „Wir gehen davon aus, dass Adaptos® dazu beitragen wird, die Höhe des Alveolarkamms und die Knochenregeneration im Kieferknochen zu erhalten, wodurch mehr Stabilität für ein Zahnimplantat erzielt wird“, sagt Paakinaho. Bis heute wurden Biomendex in Australien, China, Finnland, Japan und den Vereinigten Staaten Patente für Fertigungsverfahren und einzigartige Strukturen erteilt. Die Patente für die EU und Kanada sind angemeldet.
Schlüsselbegriffe
ADAPTOS, Knochen, Transplantat, veterinär, Keramik, bioaktiv, osteokonduktiv, osteoinduktiv, Regeneration, Chirurgie