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IKV Verbundstruktur aus Silikonkautschuk als Kreuzbandimplantat

| Redakteur: Peter Reinhardt

Das Institut für Kunststoffverarbeitung (IKV) an der RWTH Aachen startet ein Projekt zur Erforschung einer Verbundstruktur als Implantat für das vordere Kreuzband im Knie.

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Verbundstruktur eines biomimetischen Kreuzbandersatzes.
Verbundstruktur eines biomimetischen Kreuzbandersatzes.
(Bild: IKV)

Gemeinsam mit dem Uniklinikum Aachen und dem Institut für Textiltechnik (ITA) der RWTH Aachen untersuchen die Wissenschaftler eine neuartige Verbundstruktur aus belastungsoptimierten Flüssigsilikon-Komponenten und einer geflochtenen 3D-Struktur als biomimetisches, künstliches Kreuzband. Die Untersuchungen umfassen die Herstellbarkeit und die Eigenschaften eines solchen synthetischen Kreuzbands.

Dreiteiliger Aufbau gewährleistet Elastizität, Stabilität und Torsionsfestigkeit

Zunächst werden die tatsächlichen Anforderungen an ein Kreuzband analysiert. Der Aufbau des biomimetischen künstlichen Kreuzbands besteht aus einem Silikonkern, einer 3D-Flechtstruktur und einer äußeren Silikonbeschichtung. Der Silikonkern wird im Spritzgussverfahren hergestellt und dann auf einer Hexagonalflechtmaschine umflochten. Die Silikonbeschichtung wird in einem dritten Verfahrensschritt durch Umspritzen aufgebracht. Dieser dreiteilige Aufbau des Implantats gewährleistet die notwendigen elastischen Eigenschaften, die Stabilität und die Torsionsfestigkeit. Gebrauchsmuster verschiedener Kreuzbandvarianten werden im Anschluss in-vitro untersucht.

Die Forscher versprechen sich von einem solchen künstlichen Kreuzband aus einer Textil-Flüssigsilikon-Verbundstruktur, die Operationszeit verkürzen zu können sowie eine individuelle Anpassung von Länge, Durchmesser und Belastung an die Patienten zu ermöglichen. Die biokompatible Ummantelung des Geflechts soll zudem Defizite bisheriger Entwicklungen synthetischer Kreuzbänder wie die unzureichende Torsions- und Abriebstabilität verbessern.

3D-Struktur als Alternative zu konventionellen Operationstechniken

Besondere Bedeutung hat das Medizintechnikprojekt, da bei Verletzungen im Bandapparat des Knies der Riss des vorderen Kreuzbands die häufigste Verletzung ist. In den USA werden rund 100.000 Kreuzbandrupturen pro Jahr durch Ersatzoperationen behandelt, in Deutschland sind es rund 60.000 Fälle. Der derzeitige Standard in der Behandlung ist der Einsatz einer körpereigenen Kreuzbandplastik aus der Patellarsehne oder der Semitendinosussehne. Trotz weitgehend minimal-invasiver Operationstechniken besteht aber bei dieser Operationsroutine ein erhöhtes Risiko für die Patienten. Es können Schmerzen und Narben an der Entnahmestelle auftreten und hoher Rehabilitationsbedarf entstehen.

Die Entwicklung der neuen Verbundstruktur aus belastungsoptimierten Flüssigsilikon-Komponenten und geflochtener 3D-Struktur soll eine Alternative zu den konventionellen Operationstechniken bieten. Das IGF-Verbundprojekt ist im Januar 2015 gestartet und wird innerhalb der nächsten zwei Jahre durchgeführt.

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