Künstlicher Knorpel übertrifft den natürlichen

Bei Arthrose ist dank Innovation der Duke University künftig kein Knie-Implantat mehr nötig

So sieht der künstliche Knorpel auf einer Titanunterlage aus (Foto: Benjamin Wiley, duke.edu)

Durham/Madison (pte001/16.08.2022/06:00)

Forscher der Duke University http://duke.edu haben den ersten Knie-Knorpelersatz auf Gelbasis entwickelt, der noch stärker und haltbarer ist als der natürliche. Mechanische Tests zeigen, dass sich das neue Hydrogel, ein Material aus wasserabsorbierenden Polymeren, mit höherer Kraft als natürlicher Knorpel zusammengepressen und dehnen lässt, ohne an Elastizität zu verlieren. Implantate aus dem Material werden derzeit von Sparta Biomedical http://spartabiomedical.com an Schafen getestet. Im nächsten Jahr sollen klinische Studien an Menschen beginnen.

Kunstknorpel behält Elastizität

Ausgangsmaterial für den künstlichen Knorpel sind dünne Blätter aus Zellulosefasern. Das Duke-Team hat diese mit dem Polymer Polyvinylalkohol vermengt, ein viskoser Schlamm aus strähnigen Ketten sich wiederholender Moleküle. Die Fasern wirken wie die Kollagenfasern im natürlichen Knorpel, sagt Chemieprofessor Benjamin Wiley, der die Entwicklung zusammen mit dem Materialforscher Ken Gall leitet.

Die Kollagenfasern sorgen für eine hohe Zugfestigkeit, wenn das Material gedehnt wird. Der Polyvinylalkohol hilft dem Gel, das 60 Prozent Wasser enthält, in seine ursprüngliche Form zurückzukehren, wenn die Belastung nachlässt. Knorpel bedeckt als dünne Schicht die Enden der Knochen, damit sie nicht aneinander reiben. Implantate dort zu befestigen, erwies sich in früheren Versuchen als schwierig bis unmöglich. Die Forscher von Duke und Sparta Biomedical befestigen das Gel auf einer Titanplatte, die im Knochen verankert wird. Die Haftkraft liegt um 68 Prozent über der von natürlichem Knorpel.

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