Knochenzemente schließen Risse künftig allein

Materialwissenschaftler der Universität Jena haben einen Knochenersatz entwickelt, der auf Kalziumphosphat-Zement basiert und mit Kohlenstofffasern verstärkt ist. Die Fasern erhöhen den Experten nach die Schadenstoleranz und bewirken, dass sich Risse im Material von selbst auffüllen. Details wurden im Forschungsmagazin Scientific Reports publiziert.

Aufgrund seiner hohen Sprödigkeit bilden sich im Material bei zu großer Belastung Risse, die sich schnell weiter öffnen, das Implantat destabilisieren und schließlich zerstören können - ähnlich wie bei Beton an Gebäuden. Deshalb wird Kalziumphosphat-Zement bisher hauptsächlich an Knochen eingesetzt, die keine lasttragende Rolle im Skelett einnehmen, so erklärt Forscher Frank A. Müller die Ausgangslage. Beim neuen Kalziumphosphat-Zement entwickeln sich mögliche Risse nicht zu katastrophalen Schäden, sondern das Material verschließt sich selbst wieder - dank beigemengter Kohlenstofffasern.

Diese Fasern erhöhen zum einen die Schadenstoleranz des Zements enorm, da sie entstehende Risse überbrücken und so verhindern, dass sich diese weiter öffnen. Zum anderen haben die Forscher die Oberfläche der Fasern chemisch aktiviert. Das bedeutet, sobald die offenliegenden Fasern in Kontakt mit Körperflüssigkeit kommen, die sich durch die Rissbildung in den entstandenen Öffnungen sammelt, wird ein Mineralisierungsprozess initiiert. Der dabei entstehende Apatit verschließt den Riss dann wieder. (pte)

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