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Kurzfassung

Gelenkscaffold, dessen Form und Größe patientenindividuell angepasst ist, aus einem bioresorbierbaren Material besteht und mit Hilfe einer Endokultivierung biologisiert ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwei sich gegenüberliegende Hälften mit einer konkaven und einer konvexen zueinander gerichteten Fläche versehen sind, die durch einen dazwischenliegenden Gelenkspalt beabstandet sind, wobei zum Zeitpunkt der Endokultivierung eine feste Verbindung zwischen konkaver und konvexer Seite besteht, und dass beide Hälften jeweils einen großen Zentralkanal und interkonnektierende komplexe Kanalnetzwerke aufweisen.

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Hintergrund

Die Erfindung betrifft einen resorbierbaren, patientenindividuellen Gelenkersatz (Gelenkscaffold).

Gelenkdefekte, die durch Traumata, Fehlbildungen, Verschleißerscheinungen (Arthrose), Arthritis (insbesondere Rheuma) oder Tumoroperationen verursacht werden, bedingen oftmals den Einsatz von Gelenkprothesen. Mit dem Gelenkscaffold wird ein resorbierbare (im Körper abbaubarer), patientenindividueller Gelenkersatz bereitgestellt.

Bisher können unter anderem Knie-, Hüft- und Fingergelenke durch standardisierte, vorkonfektionierte, künstliche Implantate ersetzt werden. Als Werkstoffe kommen Titan, Chrom-Kobalt-Legierungen, Polymere und Keramiken zum Einsatz. Die nichtresorbierbaren künstlichen Gelenke verbleiben als Dauerimplantate im Körper. Das Ziel ist es, die Gelenkfunktion wieder herzustellen.

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Problemstellung

Die mechanische Belastung führt zu Verschleiß und Abrieb am Implantat. Die gelösten Partikel und Ionen rufen im umliegenden Gewebe Entzündungen und allergische Reaktionen hervor. Hinzu kommt eine begrenzte Haltbarkeit der Verankerung. In beiden Fällen sind Folge- beziehungsweise Revisionsoperationen notwendig. Bisherige Implantate – ins-besondere solche aus Titan – werden vom Patienten häufig dauerhaft als Fremdkörper wahrgenommen. Die Vorkonfektionierung sowie Standardisierung steht einer Berücksichtigung des Patienten hinsichtlich der Anatomie sowie der Verfassung des Knochengerüsts entgegen. Eine vorherige Kultivierung von körpereigenen Zellen in oder auf den Implantaten, was die Integration in den Organismus verbessern würde, ist in vielen Fällen wegen der fehlenden Porosität der Werkstoffe nicht praktikabel

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Lösung

Der Gelenkscaffold stellt einen resorbierbaren, patientenindividuellen Gelenkersatz dar, der mittels Endokultivierung im Körper biologisiert wird. Dies geschieht entweder an der Stelle des Defektes oder woanders, so dass eine anschließende Transplantation notwendig ist. Beim Scaffold handelt es sich um eine Art Gerüst aus bioresorbierbarem Materialien, welches ein Kanalnetzwerk sowie einen Gelenkspalt aufweist. Die Gelenkfunktion wird konstruktiv durch Pins verhindert. Im Zuge der Kultivierung werden diese durchtrennt, wodurch sich eine harmonische, kongruente Gelenkfläche ausformen kann. Form und Größe des Scaffolds werden mittels Computertomographie-Daten an den Defekt eines Patienten angepasst. Die Fertigung des Scaffolds erfolgt unter Nutzung additiver Fertigungsverfahren mittels 3D-Druck. Die Kanäle und der Gelenkspalt dienen der Aufnahme von beispielsweise Zellen, Gefäßen, Nerven sowie Gels und / oder Substanzen und bieten Raum für die Knochen- und Knorpelbildung. Weiterhin zeichnet sich das Material durch eine definierte Porosität aus, welche ein optimales Einwachsen von körpereigenen Zellen ermöglicht. Das Gerüst wird währenddessen abgebaut und durch körpereigenes Gewebe ersetzt, so dass schlussendlich ein körpereigenes neues Gelenk vorliegt. Die Eignung des Materials wurde bereits in mehreren publizierten Tierversuchsstudien nachgewiesen. Hierbei wurde auch die optimale Porosität ermittelt. 

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Vorteile

• Passgenaue Defektrekonstruktion mittels computergestützter Verfahren sowie additiver Fertigung und dadurch hohe Passgenauigkeit des Gelenkersatzes
• Nutzung des menschlichen Körpers als idealen Bioreaktor
• Aufbau neuer humaner individualisierter Gelenkstrukturen

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Anwendungsbereiche

• Medizintechnik
• Endoprothetik

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Service

• Verkauf
• Lizenzierung
• Entwicklungskooperation