Antibakterielle und abriebarme Beschichtung von Gleitflächen orthopädischer Implantate

• Antragsteller: Professor Dr. Rainer Burgkart; Professor Dr. Stefan Werner Schneider; Professor Dr. Achim Wixforth
• Fachliche Zuordnung: Biomaterialien ; Beschichtungs- und Oberflächentechnik ; Medizinische Physik, Biomedizinische Technik ; Orthopädie, Unfallchirurgie, rekonstruktive Chirurgie
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 263003590

Die steigenden Zahlen periprothetischer Infektionen stellen eine außerordentliche klinische wie sozioökonomische Herausforderung bei der heutigen Patientenversorgung dar. Ziel des geplanten Erkenntnistransfer-Projektes ist es, auf Basis der im DFG-Vorprojekt gewonnenen fundierten technischen sowie biologischen Grundlagenerkenntnisse antiinfektiv wirksame und tribologisch optimierte Gleitflächen für mechanisch hochbelastete Endoprothesen nach unserem Kenntnisstand weltweit erstmalig zu realisieren. Hierzu ist die Übertragung der erfolgreichen Beschichtung auf glatte Metall- und Keramikoberflächen sowie eine umfassende Untersuchung der Umwandlung von UHMWPE zu DLC durch Ionenimplantation vorgesehen. Auf Grund der antibakteriellen Anforderungen bei der initialen Implantation ins Gewebe sollen dabei medizinisch bewährte Implantatmaterialien mit biologisch optimierten Silberkonzentrationen beschichtet werden. Um den zeitnahen Transfer für den medizinischen Einsatz sicherzustellen, werden dabei alle zulassungsrelevanten Bereiche wie biomechanisches Abriebverhalten, physikalische sowie zellbiologische Eigenschaften der potenziellen Abriebpartikel u.a. in enger Kooperation mit dem Industriepartner, der Aesculap AG, detailliert und normengerecht analysiert. Um das möglichst minimierte bakterielle Adhäsionsverhalten auch unter dynamischen Bedingungen untersuchen zu können, wird schließlich die etablierte Mikroflusskammer in ein sogenanntes vessel on the chip-Prüfsystem erweitert, um pulsatile Flüssigkeitsströme aufbringen zu können. Außerdem soll damit auch die Wechselwirkung von Lymphozyten mit Modellmembranen und lymphatischen Endothelzellen in Gegenwart der Implantatoberflächen und Abriebpartikeln untersucht werden können.Wichtige Voraussetzung für die Realisierung des beantragten Projektes mit seinen komplexen Aufgabengebieten ist die jeweils vorhandene Expertise der beteiligten Kooperationspartner aus spezialisierten universitären Forschergruppen und einem international renommierten deutschen Implantathersteller. Auf Grund des wirtschaftlich umsetzbaren, systematischen Erkenntnistransfers zwischen den Universitäten und dem Industriepartner soll das Projekt langfristig neue Impulse für die industrielle medizintechnische Verwertung ergeben und damit nachhaltig Arbeitsplätze in Deutschland sichern und potenziell schaffen. Das Ziel des geplanten Projektes erstmalig antiinfektive Gleitflächen von Endoprothesen zu realisieren ist von größter klinischer und gesundheitsökonomischer Bedeutung und eröffnet neue innovative Versorgungssoptionen bei der Prävention und Therapie der stetig steigenden Zahl periprothetischer Infektionen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen (Transferprojekt)
• Beteiligte Institution: Aesculap AG
• Beteiligte Person: Professor Dr. Bernd Stritzker