Schweizer Forschende drucken Knochenersatz

(CONNECT) Am Labor für weiche Materialien an der Eidgenössischen Technischen Hochschule Lausanne (EPFL) ist ein knochenähnliches Material entwickelt worden, das im 3D-Druckverfahren hergestellt werden kann. Laut einem Bericht der Hochschule kommt es bei Raumtemperatur zum Einsatz. Das ist deutlich weniger energieintensiv als bisherige Hochtemperaturverfahren und erlaubt die Verwendung von Enzymen zur schnellen Mineralisierung.

Die so entstehenden knochenähnlichen, porösen Gerüste können bereits nach vier Tagen das durchschnittliche Gewicht eines erwachsenen Menschen auf einer Fläche von nur 1,5 x 1,5 Zentimeter tragen. Für dieses Projekt hat das EPFL-Team mit Kolleginnen und Kollegen der Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich, der Eidgenössischen Materialprüfungs- und Forschungsanstalt und der Universität Freiburg zusammengearbeitet.

Doch scheint damit nicht nur Knochenersatz, sondern auch Knochenregeneration möglich zu sein. Denn in den Poren, die durch schmelzende, enzymfreie Gelatine-Mikrofragmente entstehen, wiesen die Forschenden 14 Tage nach der Besiedlung von Gerüsten mit menschlichen Stammzellen in einem knochwachstumsfördernden Medium Kollagen und Osteocalcin nach. Beides sind Indikatoren für Zellwachstum, also für Knochenregeneration.

„Unsere Idee war es, eine 3D-druckbare und injizierbare ‚Tinte‘ zu entwickeln, die zu Gerüsten mineralisiert werden kann, deren mechanische Eigenschaften denen des hochporösen Spongiosaknochens ähneln, wie er in menschlichen Wirbeln und den Enden langer Knochen wie dem Oberschenkelknochen vorkommt“, erklärt Laborleiterin Esther Amstad. „Wir hoffen, dass die Kombination aus mechanischer Leistungsfähigkeit, Bioaktivität und energieeffizienter Verarbeitung unserer Technologie neue Wege für das Knochengewebe-Engineering eröffnen wird.“ ce/mm