Das Kompetenznetz Biomaterialien
Das Kompetenznetz Biomaterialien ist ein Zusammenschluss der Kompetenzzentren für Biomaterialien in Ulm, des Zentrums für Biomaterialien und Organersatz Stuttgart/Tübingen und des ValleyTEC in Freiburg.
Die Förderung des Kompetenznetzes erfolgt aus Mitteln der Landesstiftung Baden-Württemberg in Höhe von insgesamt 2,57 Millionen Euro über eine Laufzeit von drei Jahren. Als erster Sprecher des Netzes wurde dessen Initiator Prof. Dr. Lutz Claes gewählt.
Schwerpunkt Tissue Engineering
In einer Weiterentwicklung der bisherigen Biomaterialforschung, die sich überwiegend mit der Entwicklung und Prüfung von Biomaterialien und ihren Oberflächen beschäftigte, liegt der Schwerpunkt des Kompetenznetzes nun auf dem Gebiet des Tissue Engineering und hier speziell auf dem Ersatz von Binde- und Stützgewebe.
In der Orthopädie und Traumatologie besteht ein sehr hoher Bedarf an Materialien oder Ersatzgeweben für den Einsatz in Knochen und Gelenken. Knochendefekte müssen oft mit körpereigenem Knochen behandelt werden, der jedoch nicht in ausreichender Menge zur Verfügung steht und dem Patienten in einer zusätzlichen Operation entnommen werden muss. Knorpeldefekte können ebenfalls mit Eigenknorpel behandelt werden. Auch die traumatischen Verletzungen von Bändern, wie zum Beispiel die sehr häufige Ruptur des vorderen Kreuzbandes, werden durch Bänder oder Sehnen korrigiert, die an anderer Stelle des Körpers entnommen werden müssen. Diese Entnahmeoperationen belasten die Patienten und schwächen die gesunden Strukturen an der Entnahmestelle.
Biomaterialien noch nicht ausgereift
Daher kommen bei all diesen Anwendungsgebieten bereits Biomaterialien zum Einsatz. Die Materialien werden dabei entweder direkt implantiert, oder es wird ein Ersatzgewebe aus körpereigenen Zellen und Biomaterialträger in vitro gezüchtet und anschließend implantiert (Tissue Engineering). Die bereits vorhandenen Biomaterialien genügen jedoch den funktionellen und biologischen Anforderungen für das Tissue Engineering nur ungenügend. Nachteile liegen vor allem im mechanischen Verhalten und in der mangelnden Fähigkeit, gezielt gewünschte Zellreaktionen hervorzurufen.
Der Ersatz von Knochen, Bändern und Knorpel durch zellbesiedelte Biomaterialien (Tissue engineering) befindet sich noch ganz am Anfang der Entwicklung. Die Arbeit des Kompetenznetzes ist deshalb der Grundlagenforschung zuzuordnen. Durch die Bündelung der Kompetenzen und Kapazitäten der drei Zentren hoffen wir, in den vor uns liegenden drei Jahren einen Beitrag zur Verbesserung des Gewebeersatzes leisten zu können.
Aufgabenteilung im Netzwerk
Im Rahmen des Netzes ist eine Aufgabenteilung vorgesehen, die die spezifischen Kompetenzen der Zentren berücksichtigt. So wird sich das Zentrum Stuttgart/Tübingen (Prof. Planck) schwerpunktmäßig mit der Herstellung und Testung von geeigneten Trägermaterialien für die Zellen beschäftigen. In Ulm (Prof. Möller) werden solche Materialien an der Oberfläche chemisch funktionalisiert, um gewünschte Zellreaktionen zu erhalten. Hier werden außerdem die Bedingungen für die Zelldifferenzierung von adulten Stammzellen erforscht (Prof. Brenner) und der Einfluss von mechanischen Reizen auf die Zellen und ihre Produkte untersucht (Prof. Claes).
In Freiburg (Prof. Stark) wird schwerpunktmäßig der Frage nachgegangen, wie Biomaterial-Zellkonstrukte möglichst schnell an die körpereigene Durchblutung angeschlossen werden können, um zu vermeiden, dass die transplantierten Zellen wieder absterben.