Foto: Künstlicher Schädel mit eingebrachtem Implantat
Das Implantat ist vollständig biolo-
gisch abbaubar © Fraunhofer ILT

Bislang arbeiten die meisten Chirurgen mit Titan-Implantaten. Um ihr Einwachsverhalten zu verbessern, entwickelten Forscher des Fraunhofer ILT ein Verfahren zur Herstellung poröser Implantate aus einer Titan-Legierung. Gefertigt werden diese Implantate mit dem Selective Laser Melting (SLM), einem generativen Laserverfahren. Häufig ist es aber gar nicht nötig oder sogar hinderlich, dass Implantate langfristig in ihrer Ursprungsform im Körper des Patienten verbleiben. Mediziner fordern daher biodegradierbare Implantate mit osteoinduktiven (knochenanregenden) Eigenschaften: also Implantate, die sich mit der Geschwindigkeit des Knochenwachstums abbauen und dieses gleichzeitig gezielt anregen.

Das neue Fertigungsverfahren ermöglicht dies. Eine präzise definierte Mikrostruktur des Implantats sorgt für seine Porosität. Sie ist Voraussetzung dafür, dass das Implantat mit der Zeit vom Körper resorbiert werden kann. „Diese schwammartige Gitterstruktur zu schaffen, stellte die große Herausforderung während der Verfahrensentwicklung dar“, so Simon Höges, Projektleiter am Fraunhofer ILT. „Bislang war die Durchdringung des Implantats durch Körperzellen nur sehr beschränkt möglich. Das neue Verfahren versetzt uns in die Lage, mit einer Genauigkeit von 100 µm Porenkanäle von 500 bis 1000 µm Durchmesser zu generieren. In diesem Zusammenhang spielt auch der Werkstoff, aus dem das Implantat gefertigt wird, eine entscheidende Rolle.“ β-Tricalciumphosphat (β-TCP) bietet sich als Material zur Herstellung biodegradierbarer Implantate an, da es als Bestandteil des menschlichen Knochens für ein optimales Einwachsverhalten im Körper sorgt.

Allerdings lässt sich β-TCP nicht direkt durch Schmelzen verarbeiten. „Es galt also, einen Zusatzstoff zu finden, der dem pulverisierten β-TCP beigemischt wird und dessen Vorteile mit einer besseren Schmelzbarkeit vereint. In dem degradierbaren Polymer Polyactid (PLA) haben wir diesen Stoff schließlich gefunden“, erklärt Höges. Auf Basis der im Projekt gewonnenen Erkenntnisse steht mit SLM nun ein reproduzierbares, formgebendes Verfahren zur Verfügung, das das Potenzial zur Fertigung maßgeschneiderter biodegradierbarer Implantate mit definierter Porenstruktur besitzt.

COMPAMED.de; Quelle: Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT