Goldstandard im medizinischen Alltag: Autologe Knochenimplantate

MedDEV News. Im medizinischen Alltag sind autologe (körpereigene) Knochenimplantate der „Goldstandard“. Die Verwendung von autologem Knochenmaterial des Patienten hat allerdings einige Nachteile, die die Anwendung dieses Ansatzes limitieren. Für größere Knochendefekte wird viel Knochenmaterial benötigt, das häufig nicht zur Verfügung steht. Ein weiterer Nachteil ist, dass für die Gewinnung von autologem Knochenmaterial eine zweiter operativer Eingriff benötigt wird.

Deshalb entstand in den letzten Jahren ein großer Bereich, der sich mit der Erforschung neuer oder der Verbesserung bereits vorhandener Knochenimplantatmaterialien beschäftigt. Es existiert eine breite Palette von unterschiedlichen halb- oder vollsynthetischen Materialien, wie zum Beispiel Keramiken, Knochenzemente, Polymere, Metalle oder Komposite, die zum Teil bereits im medizinischen Alltag Anwendung finden. Jedes dieser Materialien hat vorteilhafte Eigenschaften, jedoch liegt bei allen noch ein großes Verbesserungspotential. Ein inhärentes Problem der Keramiken und Knochenzemente ist beispielsweise deren Brüchigkeit, welches zu mechanischem Versagen des Implantates und manchmal sogar zu Problemen beim biologischen Abbau der Bruchstücke des Implantates führt, was schließlich zu einer aseptischen Protheselockerung führen kann. Ein inhärentes Problem bei metallbasierten Materialien ist deren Undurchlässigkeit für Röntgenstrahlen. Dies ist im Bereich der bildgebenden Diagnostikmethoden in der Medizin nachteilig. Ebenfalls ist deren hohe Steifheit nachteilig, welche zu den bereits beschriebenen Problemen führen kann. Des Weiteren können Metalle aufgrund ihrer chemischen Natur nicht als biomimetische Materialien bezeichnet werden. Auch polymerbasierte Materialien, wie beispielsweise Polyethylen, Polystyrol oder Polyetheretherketon) (PEEK) wurden vorgeschlagen.  Ein inhärentes Problem dieser immer häufiger eingesetzten Materialien sind deren Oberflächeneigenschaften, die für Zellen nicht attraktiv sind.

In den letzten 10 Jahren nahm die Zahl der Patienten, die an Knochenschäden leiden oder ein Knochenimplantat / eine Gelenkprothese benötigen, drastisch zu. So hat sich in Deutschland die Anzahl von Wirbelsäulenoperationen pro Jahr verfünffacht. Allein in Deutschland werden pro Jahr etwa 1.000.000 Zahnstifte implantiert, mehr als 200.000 Hüftoperationen durchgeführt sowie 150.000 künstliche Kniegelenke gesetzt.

Jedoch führt jede Implantation von Biomaterialien in den menschlichen Organismus zu einer Entzündungsantwort, die sowohl durch das Operationstrauma, aber auch durch die Biomaterial-Gewebeinteraktion bedingt ist: Im Wesentlichen entspricht die Antwort auf Kunststoffimplantate der bekannten Fremdkörperreaktion (Immunantwort).