Projekt zu Knochenersatz bewilligt: Wie wächst ein Implantat am besten ein?

[09.08.2023] Wenn ein Oberschenkelhals bricht, dient eine Prothese als Knochenersatz. Sie ist in der Regel aus Metall oder keramischen Werkstoffen und wird elastisch im Knochen verklemmt. Ein Forschungsteam der Medizinischen Fakultät der Universität Duisburg-Essen (UDE) will genauer untersuchen, welche Prozesse unmittelbar nach einer Implantation auf der Oberfläche des Knochenersatzes ablaufen. Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) unterstützt das Projekt in den kommenden drei Jahren mit über 300.000 Euro.

„Wir wissen, dass diese allerersten Reaktionen an den Grenzflächen zwischen Implantat und Knochen richtungsweisend für die spätere knöcherne Implantateinheilung, die sogenannte Osseointegration, sind. Bisher liegen dazu jedoch kaum wissenschaftliche Daten vor“, erklärt Dr. Andrea Sowislok. Sie ist Postdoktorandin in der Arbeitsgruppe „Orthopädie und Unfallchirurgie“ unter der Leitung von Prof. Dr. Marcus Jäger an der Uniklinik Essen

Nach einer Implantation kommt der Knochenersatz mit einer Vielzahl von körpereigenen Proteinen in Kontakt. Die Forschenden konnten bereits zeigen, dass diese Proteine nicht wie bisher angenommen aus dem Blutplasma stammen, sondern von Immun- und Knochenzellen freigesetzt werden. Diese Proteine setzen sich von der ersten Minute an auf der Oberfläche des Implantats ab. „Das ist der erste Schritt einer langen Reihe von molekularen und zellulären Mechanismen. Wenn wir mehr darüber wissen, wie sich diese Proteinschicht zusammensetzt, könnte das helfen, die weiteren Reaktionen der knöchernen Mikroumgebung vorherzusagen – und damit auch den Verlauf der Einheilung besser einzuschätzen“, so Sowislok. Auf diese Weise ließen sich schon frühzeitig Hinweise auf Heilungsstörungen erkennen, die dazu führen, dass Implantate sich lockern und erneuert werden müssen.

Das translational angelegte Forschungsprojekt soll die Qualität und die Sicherheit von Implantaten verbessern. „Es war und ist unserer Arbeitsgruppe ein großes Anliegen, die Brücke von den Grundlagenwissenschaften zur klinischen Anwendung auszubauen“, erklärt Jäger.