Schweizer Technologie: ETH entwickelt Gel gegen Knochenbrüche
Ein neues Material aus Zürich könnte eines Tages helfen, Knochenbrüche besser zu reparieren.
Das Wichtigste in Kürze
- ETH-Forschende entwickeln ein Hydrogel für mögliche Knochenimplantate.
- Das Material lässt sich mit Laserlicht extrem fein strukturieren.
- Ziel sind Implantate, die von Zellen besiedelt werden und Knochenheilung fördern.
Bei komplizierten Knochenbrüchen oder nach der Entfernung eines Knochentumors müssen Ärztinnen und Ärzte oft Implantate einsetzen. Häufig werden dafür Metallteile, Keramik oder körpereigene Knochenstücke verwendet. Doch diese Lösungen haben Nachteile: Metall kann zu starr sein, und eigene Knochen müssen an einer zweiten Stelle im Körper entnommen werden.
Forschende der ETH Zürich arbeiten deshalb an einer neuen Idee: einem Implantat aus Hydrogel – einem Material, das zu einem grossen Teil aus Wasser besteht und eine gelartige Konsistenz hat.
Heilung nach dem Vorbild der Natur
Knochenheilung beginnt im Körper zunächst mit weichem Gewebe. Erst später entsteht daraus wieder harter Knochen. Genau dieses Prinzip bildet das neue Material nach. Das Hydrogel besteht zu rund 97 Prozent aus Wasser und zu drei Prozent aus einem biologisch verträglichen Polymer. Es ist zunächst weich wie Pudding und kann sich später im Körper langsam abbauen. Damit daraus ein Implantat entsteht, strukturieren die Forschenden das Material mit Laserlicht. Bestimmte Moleküle im Gel reagieren auf die Laserimpulse und verbinden sich zu einem festen Netzwerk.
Mit dieser Methode lassen sich extrem feine Strukturen erzeugen. Die kleinsten Details sind nur etwa 500 Nanometer gross – tausendmal dünner als ein Haar. Solche Strukturen sind wichtig, weil echter Knochen ebenfalls ein sehr komplexes Netzwerk aus winzigen Kanälen und Hohlräumen besitzt. Dieses Netzwerk ermöglicht es Zellen und Nährstoffen, in das Gewebe einzuwandern.
Erste Tests im Labor
In ersten Laborversuchen besiedelten knochenbildende Zellen das strukturierte Hydrogel schnell. Sie begannen auch, Kollagen zu produzieren – ein zentraler Bestandteil von Knochengewebe. Die Tests zeigen zudem, dass das Material für die Zellen verträglich ist.
Bevor das Hydrogel als Implantat eingesetzt werden kann, sind weitere Studien nötig. Als nächster Schritt planen die Forschenden Tierversuche. Dabei soll geprüft werden, ob das Material im Körper tatsächlich die Knochenheilung unterstützt. Langfristig könnte daraus ein neues Implantat entstehen, das besser mit dem Körper zusammenarbeitet – und so die Reparatur von Knochenbrüchen verbessert.
