Leiter

• Prof. Dr. Michael Gelinsky

Mitarbeiter

• Dipl.-Ing. Matthias Schumacher 
  Tel. +49 351 458 6688

Zusammenfassung

Als Ausgangsmaterialien dienen hierbei zwei unterschiedliche, in vivo degradierbare Zement-Basistypen: einerseits alpha-TCP-basierte Varianten, die zu nanokristallinem HA abbinden und andererseits Formulierungen, welche bei der Zementierung die Calciumphosphatphase Bruschit bilden. Das Projekt wird mit der Arbeitshypothese begonnen, dass sich das beim osteoporotischen Knochen gestörte Gleichgewicht zwischen Matrixab- und -aufbau entweder durch eine Stimulation der osteoblastären Matrixsynthese, oder aber durch eine Inhibition des osteoklastären Abbaus erreichen lässt. Das erste Konzept soll schwerpunktmäßig in M4, das letztere im vorliegenden Projekt untersucht werden.

Es wird des weiteren postuliert, dass die Osteoklasten zwar in Bezug auf ihre Resorptionsleistung eingeschränkt, nicht aber vollständig ausgeschaltet werden sollten, da sie (und von ihnen sezernierte Botenstoffe) für das Wechselspiel mit den Osteoblasten bzw. ihren Vorläuferzellen und deren Attraktion in den Defektbereich notwendig sind. Durch die unterschiedlichen Abbauraten werden auch sehr unterschiedliche Calciumionenspiegel im Defektbereich auftreten, was gleichfalls einen Einfluss auf die zellulären Gleichgewichte vor Ort haben wird.

In der ersten Förderperiode sollen drei verschiedene Ansätze in Bezug auf die Inhibierung der osteoklastären Resorption realisiert und untersucht werden. Für osteoporotische und Myelombedingte Knochendefekte werden die Zemente entweder mit Protonenpumpen-Inhibitoren (PPI) oder Bisphosphonaten (BP) sowie dem Proteasomen-Inhibitor Bortezomib (für B1 und B3) funktionalisiert. Für die beiden ersten Substanzklassen werden darüber hinaus in M7 spezielle Polyelektrolytkomplex-Partikel entwickelt, welche eine kontrollierte und zeitlich angepasste Freisetzung erlauben. Diese werden nach Bereitstellung durch die Projektpartner gleichfalls zur Funktionalisierung der Zemente verwendet. Eine Stimulation der Osteoblasten (und damit der Matrixsynthese) soll darüber hinaus durch den Einbau von Strontium-Ionen (Sr²⁺) in die beiden Zement-Typen erreicht werden.

Rasterelektronenmikroskopische Aufnahmen von Hydroxylapatit- (links) und Bruschit- (rechts) Knochenzementen