Regensburger Forscher arbeiten an künstlichen Gelenken

Neues EU-Forschungsprojekt: Regensburger Forscher wollen künstliche Gelenke besser verträglich machen. Viele künstliche Hüft- und Kniegelenke machen den Betroffenen Sorgen. Regensburger Forscher wollen im Rahmen eines europäischen Forschungsprojekts Wege finden, wie der menschliche Körper die Implantate besser annimmt - durch ein spezielles Biomaterial, das das Knochenwachstum fördert.

In den Brutschränken des Regensburger Universitätsklinikums wachsen aktuell menschliche Stammzellen zu Knochen- und Sehnengewebe heran, um zukünftig Verletzungen besser heilen zu können. Im Rahmen des Forschungsprojekts "Mategra" wollen die Regensburger Wissenschaftler gemeinsam mit der Universität Pilsen eine bessere Integration von Titanimplantaten im menschlichen Körper erreichen. Finanziert wird das Vorhaben aus dem Europäischen Fonds für regionale Entwicklung mit insgesamt 800.000 Euro.

Wenn Lahme wieder gehen, Hinkende wieder springen und Zahnlose wieder beißen können, verdanken sie das sehr selten einem Wunder - und sehr häufig der modernen Implantatprothetik. Um diese weiter zu verbessern, beginnt Professor Dr. Denitsa Docheva, Inhaberin der Professur für Experimentelle Unfallchirurgie an der Universität Regensburg und Leiterin des Labors für Experimentelle Unfallchirurgie der Klinik und Poliklinik für Unfallchirurgie des Regensburger Universitätsklinikums derzeit damit, Knochengewebe aus menschlichen Stammzellen auf speziell präparierten Titanplatten zu züchten. "Mit Titanimplantaten verfügen Unfallchirurgen über beeindruckende Therapieoptionen. Sie bergen aber auch einige Risiken wie Implantatlockerungen, Entzündungen und Abstoßungsreaktionen", sagt die Biologin und Chemikerin, die auch Präsidentin der angesehenen Forschervereinigung European Orthopaedic Research Society ist.

Viele Deutsche sind im Laufe ihres Lebens mindestens einmal auf die Möglichkeiten der Implantatprothetik angewiesen. Allein in Deutschland werden pro Jahr alleine über 400.000 künstliche Hüft- und Kniegelenke eingesetzt. Mehr als jedes Zehnte dieser Implantate muss im Anschluss allerdings wieder ausgetauscht werden. Oft verwachsen die Titanimplantate nicht ausreichend fest mit dem Knochen. "Wir untersuchen deshalb, wie die Oberfläche von Titan beschaffen sein muss, damit der Knochen besser integriert werden kann, die Implantate somit verträglicher werden und noch mehr Stabilität bieten", sagt Professorin Docheva. Das Ziel: ein poröses Biomaterial zu entwickeln, das das Knochenwachstum fördert.

Von der Gesamtfördersumme von 800.000 Euro fließt rund eine halbe Million Euro in das Labor der Experimentellen Unfallchirurgin am Regensburger Universitätsklinikum. Hier generiert sie aus humanen Stammzellen Knochengewebe und testet dessen Wachstum auf Titanplatten. Diese Titanproben werden in der Westböhmischen Universität in Pilsen mit und ohne Beschichtungen aus porösem Glas und Nanopartikeln produziert. Im nächsten Schritt analysieren Professor Docheva und ihr Team, welche der unterschiedlichen Oberflächen das Knochenwachstum am besten anregt, wie gut der Knochen auf den Materialien überlebt und wie stark die Zellen jeweils proliferieren und mineralisieren. "Aufbauend auf diesem Wissen möchten wir im Verbund neue funktionelle Biomaterialien als Beschichtung auf Titanimplantaten entwickeln", erklärt die Professorin.

Neben menschlichem Knochen wachsen im Labor von Professor Docheva auch Achillessehnen heran. "Es gibt erste erfolgreiche Versuche, gerissene Achillessehnen mit im Labor kultiviertem Gewebe zu reparieren", sagt die Professorin. Die regenerative Medizin und damit auch die Wiederherstellung von Sehnengewebe möglichst nah am Original gehören zu den Forschungsschwerpunkten der Laborleiterin. Dieses Wissen teilen sie und Professor Dr. Peter Angele, Leiter der Knie- und Knorpelchirurgie in der Klinik und Poliklinik für Unfallchirurgie des UKR, ab Oktober 2018 im Rahmen eines weiteren, von der EU mit 250.000 Euro geförderten Projekts. In "Horizon 2020" arbeitet das Regensburger Universitätsklinikum mit der portugiesischen Universität Do Minho, der National University Ireland Galway und der Mayo Clinic in Rochester in den USA zusammen. Gemeinsam wollen die Wissenschaftler bessere Therapien für erkrankte Sehnen entwickeln.