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AG Biomaterialien: Erfolge der Grundlagenforschung gehen jetzt in die Anwendung

06.10.1999 - (idw) Universität Essen (bis 31.12.2002)

Durch die Biologisierung der Oberflächen von Metall- oder Kunststoffmaterialien kann es gelingen, die Haltbarkeit und die Funktionsfähigkeit von Implantaten im menschlichen Körper deutlich zu verbessern.

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6. Oktober 1999

Durch die Biologisierung der Oberflächen von Metall- oder Kunststoffmaterialien kann es gelingen, die Haltbarkeit und die Funktionsfähigkeit von Implantaten im menschlichen Körper deutlich zu verbessern. "Wir wollen erreichen, dass der Körper das Implantat als ein Stück von sich selbst empfindet", beschreibt Professor Dr. Herbert P. Jennissen vom Institut für Physiologische Chemie am Klinikum der Universität Essen anschaulich das Ziel der Forschungs- und Entwicklungsprojekte in der 1993 entstandenen Arbeitsgemeinschaft "Biomaterialien und Gewebeverträglichkeit". Neben dem AG-Vorsitzenden Jennissen gehören weitere Vertreter der Theoretischen Medizin, aber auch erfahrene Kliniker, Physiker, Chemiker sowie Werkstoffingenieure zu den Mitgliedern der Arbeitsgemeinschaft. Zum zweiten Mal berichten sie seit gestern (Mittwoch, 6. Oktober) vor etwa 100 Fachkollegen aus dem In- und Ausland über ihre bisherigen Arbeitsergebnisse.

Auf drei Tage angelegt ist das Zweite Essener Symposium "Biomaterialien: Grund-lage und Klinische Anwendungen" im Hörsaalzentrum der Hochschule, für das die Organisatoren, die Professoren Alfons Fischer, Raimund Erbel, Dieter Bingmann und Herbert P. Jennissen, auch Referenten aus anderen deutschen Forschungsein-richtungen sowie aus Belgien, Kanada und den Vereinigten Staaten gewinnen konnten und auf dem das Essener Arbeitskonzept zur Diskussion gestellt wird.

Die Entwicklung von Biomaterialien für die Implantatherstellung setzt die ständige Kooperation zwischen den beteiligten Disziplinen voraus. Ärzte in den Kliniken benennen die mit herkömmlichen Implantaten verbundenen Risiken, die Arbeitsgruppen in Physiologie und Physiologischer Chemie, dazu Chemiker und Physiker entwickeln Konzepte für die Oberflächenbehandlung, Werkstoffingenieure liefern den jeweils geeignet erscheinenden "Unterbau" in Form von Metall- und Kunststoffproben und testen diesen Grundkörper und die Beschichtung hinsichtlich der mechanischen und chemischen Eigenschaften sowie das Reibungsverhalten und die Abriebbeständigkeit. Schließlich tragen Immunologen und Mikrobiologen zur Verminderung der Komplikationsrate bei. Ziel ist die störungsfreie Interaktion zwi-schen Biomaterial und Gewebe. Sie vollzieht sich in einer Reihe hierarchisch geordneter Prozesse.

Ausgangsstufe ist das oberflächenbehandelte Implantat, an dem sich als erste biologische Reaktion eine Schicht aus absorbierten Proteinen bildet. Von hier aus wirken Signale in die Einzelzellen des Körpers, von hier aus wiederum andere Signale in das Gewebe. So baut sich die Pyramide auf bis zum Gesamtorganismus, der das Im-plantat voll integrieren soll. Ein Versagen auf der untersten Stufe der Hierarchie lässt den gesamten Prozess scheitern. Dies soll durch die Arbeiten der Essener Gruppe zur Herstellung besonders gewebeverträglicher Oberflächen verhindert werden. Dazu werden die Implantatoberflächen mit einem Signalprotein aus Kno-chen (BMP) biologisiert. In dieser Entwicklung sind die Essener Wissenschaftler im vergangenen Jahr ein gutes Stück vorangekommen. Zum ersten Mal ist es gelungen, metallische Biomaterialien mit biologisch aktiven Oberflächen zu erzeugen. In der Zellkultur sind diese Oberflächen aktiv; das ist ein großer Schritt.

Die Arbeitsgemeinschaft "Biomaterialien und Gewebeverträglichkeit", die in den gut ausgebauten Essener Schwerpunkt "Materialwissenschaften" eingebunden ist, wird, wie Dr.-Ing. Alfons Fischer, Professor für Werkstofftechnik, gestern auf einer Pressekonferenz aus Anlass des Symposiums berichtete, nicht institutionell, wohl aber projektbezogen von Bund, Land und Industrie gefördert. Und die Zahl der Projekte ist seit dem Ersten Essener Symposium vor einem Jahr deutlich gestiegen. War es zunächst vorrangig darum gegangen, Endoprothesen wie zum Beispiel Hüftgelenke, oder die zum Offenhalten von Gefäßen eingesetzten Stents durch biologisch aktive Oberflächen zu verbessern, gibt es jetzt zwei weitere Arbeitsschwerpunkte: Die Wissenschaftler wollen Träger entwickeln, die für eine zielgenaue lokale Radiotherapie eingesetzt werden können, und sie suchen nach einem Material, das Medikamente im menschlichen Körper genau dorthin bringt, wo sie gebraucht werden, ohne dass gesundes Gewebe durch Nebenwirkungen geschädigt wird. Anwendungsmöglichkeiten könnten sich vor allem bei der Behandlung von Tumoren ergeben.

Sechs Patente haben die Mitglieder der Arbeitsgemeinschaft inzwischen vorgelegt, drei von ihnen bereits an deutsche Firmen "verkauft": Die Unternehmen beteiligen sich an der Projektförderung. Das ermöglicht den Wissenschaftlern den Übergang von der grundlegenden in die anwendungsorientierte Forschung. "Die Technologie für bestimmte Produkte wird jetzt in Essen weiterentwickelt", kündigte gestern Alfons Fischer an, fand aber für die Förderungsbereitschaft innerhalb Deutschlands durchaus auch kritische Worte. Für die Umsetzung der drei weiteren Patente ver-handele man mit Partnern in Amerika, Holland, England, Schweden und Frank-reich. Fischer kennt die Szene: Er ist Vorstandssprecher der Arbeitsgemeinschaft Biowerkstoffe NRW, in der universitäre und andere Forschungseinrichtungen des Landes zusammengeschlossen sind.

In Essen, der Stadt, die sich als Gesundheitsstadt profilieren möchte, gibt es gegenwärtig nur eine Firma, die sich für eine Kooperation mit der Universität empfohlen hat, die "gb Implantat-Technologie GmbH", die metallische Implantate herstellt. "Hier ist die Zusammenarbeit aber sehr eng", erklärte Herbert P. Jennissen.


Redaktion: Monika Rögge, Telefon (02 01) 1 83-20 85
Weitere Informationen: Prof. Dr.-Ing. Alfons Fischer, Telefon (02 01) 1 83-26 55
Prof. Dr. Herbert P. Jennissen, Telefon (02 01) 7 23-41 25
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