Forschung

Was ein spezielles Glas mit Knorpeldefekten zu tun hat

Knorpelzellen in Zellkulturen züchten und diese dann transplantieren, um Knorpeldefekte zu heilen – das ist das Ziel eines Forschungsteams aus Nürnberg. Als neuartiges Trägermaterial verwenden sie dazu Glas.

Veröffentlicht: 17.04.2020, 11:31 Uhr

Nürnberg. Ein wichtiger Schritt, um die Entstehung einer Arthrose zu verhindern, ist die frühzeitige Behandlung von Gelenkknorpelverletzungen. Einem Forschungsteam der TH Nürnberg und der Paracelsus Medizinischen Privatuniversität im Klinikum Nürnberg ist es nun gelungen, Gewebe im Labor zu züchten, das später bei Defekten implantiert werden kann.

Dafür haben sie ein spezielles Glas entwickelt, auf dem die Zellen wachsen können und das sich nach der Implantation im Körper restlos auflöst. Dabei setzt es Ionen frei, die die Knorpelzellen aktivieren können.

„Bisherige Laborergebnisse mit herkömmlichen Biomaterialien als Träger haben gezeigt, dass eine Ansiedlung und Vermehrung von Knorpelzellen mit entsprechender Bildung von Ersatzgewebe in diversen Trägermaterialien noch zu unzureichenden Ergebnissen führt“, wird Professor Gundula Schulze-Tanzil von der Paracelsus Medizinischen Privatuniversität im Klinikum Nürnberg in einer Mitteilung der TH Nürnberg zitiert.

Glaszusammensetzung verändert

Deshalb haben die Forscher ein neuartiges Trägermaterial aus Glas entwickelt. Bei der Entwicklung mussten sie einige Herausforderungen überwinden. Dazu Professor Armin Lenhart von der THNürnberg: „Mit dem Stand der Herstellungstechnik von Trägermaterialien und den typischerweise verwendeten Gläsern konnten bislang keine günstigen und ausreichend stabilen Trägergeometrien realisiert werden.

Eine Ansiedlung der Knorpelzellen auf dem Trägermaterial war nur im geringen Maße möglich und ihre Lebensdauer begrenzt. Außerdem haben sich die Gläser zu langsam aufgelöst und wären für die Anwendung als Implantat nicht geeignet.“ Durch eine veränderte Glaszusammensetzung konnten die Forscher die Auflösungszeiten nun verringern.

Zudem haben sie die Verfahrenstechnik der Trägerherstellung optimiert und dabei die glasspezifischen Eigenschaften, und hier besonders die Behandlungstemperaturen und Sinterzeiten, berücksichtigt. Durch ein spezielles chemisches Behandlungsverfahren der Glasoberfläche ist es ihnen gelungen, die Ansiedlung der Knorpelzellen und ihre Vermehrung zu verbessern.

Eine Option auch für die Züchtung von Hautzellen?

Neue Therapieoptionen bei Knorpeldefekten und häufig daraus resultierender Arthrose sind dringend notwendig. Zwar können bei kleineren Knorpeldefekten sogenannte Knorpelknochenzylinder aus nicht belasteten Bereichen entnommen und in den Defekt transplantiert werden. Das habe aber den entscheidenden Nachteil, dass an der Entnahmestelle ein Sekundärdefekt entsteht, so Professor Sven Wiltzsch von der TH Nürnberg.

Und, bei großen Knorpeldefekten existiert bisher gar keine geeignete Behandlungsoption. Hier gewinnen neue Möglichkeiten, um Knorpelzellen zu züchten, zunehmend an Bedeutung.

Aber nicht nur hier, denn: „Laboruntersuchungen haben uns auch schon erste Hinweise dafür gegeben, dass unser Glas nicht nur zur Knorpelherstellung geeignet ist, sondern auch zur Züchtung von Haut- und Bänderzellen“, ergänzt Wiltzsch. (otc)

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