Der gezielte Einsatz von synthetischen Biomaterialien gewinnt zunehmende Bedeutung in der Orthopädie und Unfallchirurgie. Die Anwendungsgebiete für Biomaterialien sind sehr vielfältig: beispielsweise können Biomaterialien in Form von Knochenersatzmaterialien zur Unterstützung der Regeneration großer Knochendefekte eingesetzt werden. Dies ist insbesondere dann notwendig, wenn für deren Heilung die normalerweise potente intrinsische Regenerationsfähigkeit des Knochengewebes nicht ausreicht. Auch die Oberflächen von Implantaten können durch gezielte Anwendung von Biomaterialien an spezifische Anforderungen angepasst werden – hier stehen insbesondere die Implantatverankerung im Knochen und antibakteriell wirksame Implantatbeschichtungen im Fokus. Ein weiteres potenzielles Einsatzgebiet für Biomaterialien stellt die Lokaltherapie von Knochentumoren dar.

Ein besonders interessanter Biomaterialtyp für die Anwendung in der Orthopädie sind bioaktive Gläser, die bedingt durch ihre Eigenschaften nicht nur an Knochengewebe binden und somit eine ideale Material-Knochen-Interaktion gewährleisten, sondern auch durch Freisetzung von therapeutisch aktiven Ionen Knochenvorläuferzellen zur Bildung von Knochengewebe anregen. Gleichzeitig besitzen bioaktive Gläser eine intrinsische antibakterielle Wirksamkeit. Durch die Modifikation bioaktiver Gläser mit ausgewählten, therapeutisch aktiven Ionen kann zudem die biologische Antwort von Zellen gezielt lokal gesteuert und angepasst werden. Gleichzeitig kann die biologische Antwort von Zellen auf den Kontakt zu bioaktivem Glas therapeutisch genutzt werden, beispielsweise zur gezielten Abtötung von Tumorzellen bei simultaner Stimulation von Knochenvorläuferzellen. Aufgrund ihrer antibakteriellen und osteointegrativen Wirksamkeit können bioaktive Gläser auch für die Modifikation von Implantatoberflächen eingesetzt werden.

Unsere AG Biomaterialien an der Orthopädischen Universitätsklinik Heidelberg arbeitet gemeinsam mit nationalen und internationalen Kooperationspartnern daran, die Eigenschaften von Biomaterialien in Verbindung mit bioaktiven Gläsern für den Einsatz in der orthopädischen Chirurgie zu optimieren und deren Anwendungsgebiete zu erweitern.