Forschungsprojekt „OSTEOFIT 2030": Jährlich werden in Deutschland 400.000 Endoprothesen eingesetzt, darunter überwiegend Hüft- und Kniegelenke. Hinzu kommen Schulter-, Ellenbogen- oder Fingergelenke. Die Lebenserwartung der Prothesenträger steigt, und gleichzeitig werden die Patienten, die ein Implantat erhalten, immer jünger.

Deshalb wachsen die Anforderungen an den Gelenkersatz wie Beweglichkeit und dauerhafte Belastbarkeit auch bei Sportaktivitäten. Das erfordert Endoprothesen, die lange halten, verträglich und dennoch möglichst günstig in der Herstellung sind.

Ein Expertenteam aus dem Medical Valley Europäische Metropolregion Nürnberg (EMN) hat sich in dem Leitprojekt „OSTEOFIT 2030" der BMBF-Spitzencluster-Förderung das Ziel gesetzt, die Haltbarkeit und Verträglichkeit von Implantaten zu verbessern und gleichzeitig die Herstellungskosten zu senken. Der erste Projektabschnitt wurde jetzt abgeschlossen - mit viel versprechenden Ergebnissen.

Längere Lebensdauer, weniger Infektionen

Die Implantate unterscheiden sich in Material, Größe und Herstellung. Die Projektgruppe aus dem Medical Valley EMN hat sich bei ihrem Forschungsvorhaben auf Titan-Implantate spezialisiert. Dieses Metall ist sehr leicht, dennoch fest und korrosionsbeständig. Kaum ein anderer metallischer Implantat-Werkstoff weist eine so hohe Biokompatibilität auf wie Titan. Um die Technologien und Verarbeitungsprozesse bei den Implantaten zu verbessern, haben sich die Projektpartner Anregungen aus der Luft- und Raumfahrttechnologie geholt.

Die bisher durchgeführten Tests bestätigen den Ansatz der Projektgruppe: Durch eine neuartige Oberflächenbehandlung der Prothesen mit Silber-Ionen, die antibakteriell und antibiotisch wirken, werden schwerwiegende Infektionen verhindert oder sogar saniert. Die Experten testen weitere Be-schichtungen, um den Abrieb der Gleitelemente im künstlichen Gelenk weiter zu reduzieren. Außerdem forscht die Projektgruppe an einer besseren Versorgung von Allergikern.

Implantate bezahlbar machen

Titan bietet viele Vorteile hinsichtlich der Materialverträglichkeit, bereitet jedoch Schwierigkeiten bei der Verarbeitung. Das macht vor allem Sonderimplantate für besonders große und komplexe Knochendefekte derzeit noch sehr teuer. Eine Sonderanfertigung als Individualprothese kostet heute etwa 12.000 bis 20.000 Euro.

In dem Spitzencluster-Projekt haben die Forscher um Peter Brehm ein Herstellungsverfahren getestet, das in Luft- und Raumfahrt bereits erprobt ist und für die Medizintechnik hohe Einsparpotenziale in Aussicht stellt: die Schleudergusstechnologie. Durch die kontinuierliche Rotation während des Produktionsverfahrens entsteht ein dichtes Material ohne Einschlüsse mit ausgezeichneten Eigenschaften. Da der Herstellungsprozess aus technologischer Sicht beherrschbar ist, stehen die benötigten Produktionsmaschinen und Werkzeuge relativ kostengünstig zur Verfügung. Damit ließen sich Sonderimplantate und potenziell auch Serienimplantate in Zukunft deutlich preiswerter produzieren. Zudem sind durch positive Eigenschaften im Materialgefüge längere Standzeiten der Implantate möglich; Wechseloperationen werden seltener notwendig. Dies spart zusätzlich Kosten.

Gute Aussichten für die Serienherstellung

Mit den Ergebnissen des ersten Projektabschnittes von „OSTEOFIT 2030" sind die Projektpartner von Peter Brehm - zwei Unternehmen aus Bad Staffelstein, das Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf sowie forschende Abteilungen an den Universitäten Erlangen, Bayreuth und Ulm - sehr zufrieden. „Durch die neuartigen Beschichtungen und das spezielle Schleudergussverfahren können wir vor allem auch bei jüngeren und aktiven Patienten mit einer längeren Lebensdauer des Implantates rechnen", so Oliver Brehm, Mitglied der Geschäftsleitung beim Prothesen-Hersteller Peter Brehm. Der nächste Schritt, die Entwicklungsphase für eine serienmäßige Produktion des silberbeschichteten Titan-Implantates, ist bereits in Planung.

Der Verein Medical Valley Europäische Metropolregion Nürnberg (EMN) e.V. wurde 2007 gegründet, um die Entwicklung, Koordination und Vermarktung des Medizintechnik-Clusters zu steuern. Konkret übernimmt der Medical Valley EMN e.V. unter Vorsitz von Prof. Dr.-Ing. Dr. h. c. Erich R. Reinhardt zentrale Clusteraufgaben und steht mit umfassenden Beratungsdienstleistungen zur Seite. So organisiert der Verein unter anderem den Wissensaustausch innerhalb des Netzwerkes, vermarktet den Cluster national und international, bietet Fortbildungsmaßnahmen an oder berät bei Unternehmensgründungen, Marketing- und Vertriebsmaßnahmen sowie internationalen Aktivitäten. Im Medical Valley EMN e.V. sind über 100 Mitglieder aus Politik, Wirtschaft, Wissenschaft und Gesundheitsversorgung zusammengeschlossen. Gemeinsam verfolgen sie das Ziel, die Europäische Metropolregion Nürnberg zu einer Modellregion für eine optimale Gesundheitsversorgung zu machen.