Medizinische Knochenklebstoffe auf der Basis von Calciumphosphat-Nanopartikeln

• Antragsteller: Professor Dr. Matthias Epple; Professor Dr. Wolfgang Lehmann
• Fachliche Zuordnung: Biomaterialien ; Orthopädie, Unfallchirurgie, rekonstruktive Chirurgie
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 492560800

Generell besteht ein dringender klinischer Bedarf an Klebstoffen, die im Stande sind, Knochengewebe effektiv zusammenzuhalten, da die kommerziellen medizinischen Klebstoffe dies nicht zu leisten vermögen. Das Ziel dieses Projektes ist die Entwicklung und Herstellung einer Paste auf Calciumphosphat-Basis, die es ermöglicht, Knochenfragmente klebend gezielt zu verbinden. Hierzu werden die Eigenschaften der Paste an sich und im Zusammenspiel mit dem Knochen bzw. der physiologischen Umgebung untersucht. Die Paste basiert auf synthetisch hergestellten Calciumphosphat-Nanopartikeln, welche chemisch modifiziert werden, um eine Quervernetzung untereinander und insbesondere eine starke Bindung an Knochengewebe zu ermöglichen. Am Ende des Projektes soll ein Adhäsiv entstehen, welches auch im feuchten Knochenmilieu eine hinreichende Festigkeit aufweist, biologisch abbaubar ist, und Knochenfragmente im wenig belasteten Bereich fixieren kann. Der Kleber darf die Kontaktfläche zwischen zwei Knochenstücken dabei nicht blockieren, da sonst das Zusammenwachsen verhindert wird. Die Klebung soll ca. 3 Monate halten, bis der Knochen zusammengewachsen und geheilt ist. Zunächst werden die Calciumphosphat-Nanopartikel in unterschiedlicher Weise funktionalisiert und anschließend auf ihre biomechanischen Eigenschaften in pastöser Form hin geprüft. Begleitend erfolgen Biokompatibilitätstests mit humanen Zelllinien und Primärzellen. Abschließend wird der Einfluss der Calciumphosphat-Nanopartikel auf die Knochenresorption, den Knochenaufbau und die Angiogenese bestimmt. Schließlich werden die Calciumphosphat-Nanopartikel in-vivo getestet und die Knochenheilung/Stabilität im Klebeversuch bestimmt. Ziel ist ebenfalls ein geeignetes Degradationsprofil durch Osteoklasten ohne toxische Abbauprodukte und Störungen der Knochenheilung.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen