Wissenschaftler testen erfolgreich eine neue, sicherere Titanplatte zur Knochengewebereparatur

8. Februar 2018

von der Shinshu-Universität

Zum ersten Mal wurden patentierte Titanfaserplatten, die von japanischen Ingenieuren für medizinische Zwecke entwickelt wurden, in einem Tiermodell getestet. Forscher der Shinshu-Universität fanden heraus, dass Titanfaserplatten im Gegensatz zu herkömmlichen Platten nach längerem engem Kontakt mit dem Knochen keine Knochenversprödung verursachen. Dadurch könnten die Notwendigkeit einer Plattenextraktion und die damit verbundenen chirurgischen Risiken entfallen.

„Unsere Titanfaserplatten werden im Gegensatz zu herkömmlichen Titanplatten durch Komprimieren von Titanfasern bei normaler Raumtemperatur zu Platten hergestellt, ohne dass sich die Faserform ändert“, sagte Dr. Takashi Takizawa, Erstautor des Artikels von der Abteilung für orthopädische Chirurgie der Shinshu-Universität Medizinische Fakultät. „Sie können den großen Nachteil herkömmlicher Titanplatten ausgleichen und bei einer Reihe von Fixierungs- und Knochengewebereparaturzwecken an verschiedenen Stellen des Körpers Anwendung finden.“

Ihre Ergebnisse wurden in der Online-Ausgabe der Zeitschrift Advanced Materials vom 25. Januar veröffentlicht.

Titanplatten werden am häufigsten verwendet, um Knochen während der Heilung an Ort und Stelle zu halten. Sie sind erosionsbeständig und stark genug, um die heilenden Knochen an Ort und Stelle zu halten. Ärzte entscheiden sich möglicherweise für die Implantation einer Titanplatte bei einem Patienten mit einer schweren Fraktur, einer schweren Schädelverletzung oder einer degenerativen Knochenerkrankung.

Allerdings sind sie nicht perfekt. In vielen Fällen müssen Titanplatten nach Abschluss der Heilung entfernt werden, da sie zu Stress Shielding führen können, bei dem die Knochen brüchig werden. Um dieses Problem zu beheben, entwickelte Noboru Nakayama, außerordentlicher Professor für Ingenieurwissenschaften an der japanischen Shinshu-Universität, im Jahr 2014 die Titanfaserplatte. Dieses Material bietet unzählige potenzielle klinische Anwendungen ohne die Nachteile herkömmlicher Titanplatten.

Laut Takizawa haben die Titanfaserplatten eine besonders wichtige Eigenschaft mit natürlichem Knochen gemeinsam. Beide haben ein nahezu identisches Maß für die Steifigkeit, das als Elastizitätsmodul bekannt ist. Herkömmliche Platten haben einen Elastizitätsmodul, der vier- bis zehnmal höher ist als der von Knochen. Der Unterschied in der Steifigkeit führt schließlich zu einer Knochenversprödung, da Knochen und Platte in Kontakt kommen.

Das Team unter der Leitung von Naoto Saito von der Shinshu-Universität testete auch den Einsatz von Titanfaserplatten in der regenerativen Medizin. Da die Form der Titanfasern bei der Herstellung der Platten bei Raumtemperatur unverändert bleibt, entsteht in der gesamten Platte eine einzigartige poröse Umgebung.

„Wir haben gesehen, wie regenerierter Knochen in die Titanfaser eindringt“, sagte Takizawa. „Verschiedene Unternehmen sind an Titanfaserplatten interessiert, und wir werden die Platten zur klinischen Reparatur von Knochengewebe einsetzen. Ich glaube, dass Titanfaserplatten ohne chirurgische Entfernung dauerhaft eingesetzt werden können.“

Mehr Informationen: Takashi Takizawa et al., Titanfaserplatten zur Knochengewebereparatur, Advanced Materials (2017). DOI: 10.1002/adma.201703608

Zeitschrifteninformationen:Fortgeschrittene Werkstoffe

Zur Verfügung gestellt von der Shinshu-Universität