Entwicklung von indikationsspezifischen Implantatmaterialien für den osteoporotischen Knochen auf Basis von Strontium-modifizierten Calciumphosphat-Knochenzementen

• Antragstellerin: Dr. Anja Lode
• Fachliche Zuordnung: Biomaterialien
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 449121904

Im Rahmen des SFB/Transregio 79 haben die Antragsteller über 9 (8+1) Jahre an neuartigen Calciumphosphat-Knochenzementen (CPC) für die Behandlung von Defekten im systemisch erkrankten Knochen gearbeitet. Ein Schwerpunkt hierbei war die Entwicklung von Strontium-modifizierten CPC, mit denen lokal sowohl die Bildung von neuem Knochengewebe stimuliert, als auch der osteoklastäre Abbau begrenzt werden kann. Im Rahmen des nun beantragten Transferprojektes sollen, zusammen mit einem Anwendungspartner und aufbauend auf den erfolgversprechendsten Ergebnissen aus dem TRR 79, Implantatmaterialien entwickelt werden, welche für die Behandlung am Menschen verwendbar sind und konkreten Bedürfnissen in der Klinik gerecht werden.Es werden drei Hauptziele verfolgt: Im ersten Themenblock werden neue Applikationsformen für Strontium-modifizierte CPC untersucht. Es soll zunächst betrachtet werden, inwieweit sich Strontium-CPC-Partikel suspendiert in rasch degradierbaren Calciumsulphatpasten als Materialien für die Knochendefektfüllung eignen. Hiermit soll das Problem adressiert werden, dass CPC aufgrund des Fehlens einer für Zellen initial zugänglichen Makroporosität nur langsam abgebaut werden können und die Materialremodellierung oftmals nicht vollständig verläuft. Weiterhin soll das Problem des langsamen Zement-Abbindens bei der Applikation größerer Volumina gelöst werden, indem die CPC-Paste schon während der Implantation mit wässrigen Abbindelösungen vermischt wird, so dass die Aushärtung sofort und im Volumen beginnen kann und nicht durch die Diffusion wässriger Medien von den Defekträndern limitiert wird. Der zweite Untersuchungsschwerpunkt betrifft die Modifizierung von CPC mit biologisch aktiven Komponenten wie Proteinlösungen und deren Einfluss auf das Abbindeverhalten und generell die physikochemischen Eigenschaften der CPC. Im dritten Themenblock wird ermittelt, welcher Strontiumgehalt in den CPC die besten biologischen Effekte hervorruft und bis zu welcher Maximalkonzentration dieser erhöht werden kann, bevor die günstigen Materialeigenschaften negativ beeinflusst werden.Die Zusammenführung aller drei Untersuchungsschwerpunkte sollte es ermöglichen, Biomaterialzusammensetzungen, -Modifikationen und -Applikationsformen zu entwickeln, so dass für eine Reihe klinischer Anwendungen maßgeschneiderte Strontium-CPC-Varianten abgeleitet werden können.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen (Transferprojekt)
• Anwendungspartner: INNOTERE GmbH
• Mitverantwortlich: Professor Dr. Michael Gelinsky