Schweizer Technologie: ETH entwickelt Gel gegen Knochenbrüche

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    Zürich,

    Ein neues Material aus Zürich könnte eines Tages helfen, Knochenbrüche besser zu reparieren.

    Schweizer Technologie ETH Beinbruch
    Das an der ETH entwickelte Hydrogel soll helfen, Knochenbrüche schneller und besser zu heilen. - Istockphoto

    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.

    Kommentare

    User #2214 (nicht angemeldet)

    Hydrogele können Knochenbrüche besser und schneller heilen, indem sie als biologisch abbaubare Gerüststruktur das Knochenwachstum fördern. Diese wasserhaltigen Polymere können injiziert werden, um Knochendefekte auszufüllen, die Knochendichte zu erhöhen und den natürlichen Heilungsprozess durch das Einwandern von Zellen und Nährstoffen zu unterstützen.

    User #5995 (nicht angemeldet)

    Wieder so eine vom ETH-Marketing als „bahnbrechende Erfindung“ dargestellte „Neuerung“. Hat aber die ETH - gemessen an den in sie und in die geholten ausländischen Forschungsmitarbeiter hineingesteckten Milliarden an Bundesgeldern - wirklich ausreichend Bahnbrechendes für das Schweizer Volk hevorgebracht was nicht auch die Kantone selbst für die Schweizer Bevölkerung hätten hervorbringen können? Schafft die ETH, die doch - wenn sie denn tatsächlich Bahnbrechendes hervorbringen könnte - nur den internationalen Shareholdern, nicht aber der Schweizer Bevölkerung dient, endlich und sofort ab!

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