Forschende des Fraunhofer-Instituts für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM in Bremen haben eine neuartige Oberflächenfunktionalisierung für Titanimplantate entwickelt, die mit einem Antibiotikum beladen werden kann. Ziel ist es, Infektionsrisiken bei Knochenverletzungen zu senken, wie sie besonders in Kriegsgebieten wie der Ukraine häufig auftreten.
Das Fraunhofer IFAM entschloss sich 2023 angesichts der starken Belastung des ukrainischen Gesundheitssystems mit schlecht heilenden Knochendefekten, zu helfen. Dr. Kai Borcherding, Geschäftsfeldleiter Medizintechnik und Life Sciences am Fraunhofer IFAM, erklärt, dass zwei Mitarbeiterinnen aus Lviv stammen und von Anfang an in das Projekt involviert waren. Über sie entstand der Kontakt zum Nationalen Rehabilitationszentrum UNBROKEN in der Ukraine. Gefördert wird das Projekt MAOmed von der Fraunhofer-Zukunftsstiftung.
Für die Beschichtung nutzen die Forschenden die sogenannte Micro-Arc-Oxidation (MAO). Dabei werden die Titanimplantate in einen mit Silbersalzen versetzten Elektrolyten getaucht und einer Spannung von bis zu 300 Volt ausgesetzt. Durch hochenergetische Plasmaentladungen entsteht innerhalb weniger Minuten eine silberhaltige Oxidschicht mit Poren, in denen Silber als Nanopartikel eingelagert wird. Diese Poren können anschließend wie ein Schwamm Antibiotika aufnehmen.
Nach Fertigstellung der MAO-Schicht werden die Metallteile in eine hochkonzentrierte Antibiotikumlösung getaucht, die sich durch Kapillarkräfte gleichmäßig in den Poren verteilt. Im Körper wird der Wirkstoff anschließend durch Diffusion wieder freigesetzt. Linda Gätjen, Co-Abteilungsleitung Polymerchemie und Werkstoffverhalten am Fraunhofer IFAM, erläutert, dass die Freisetzung über In-vitro-Tests am Institut erprobt wurde. Dabei zeigte sich, dass beigefügte Silberpartikel das Antibiotikum zusätzlich unterstützen.
Laut Kai Borcherding existiert bislang nichts Vergleichbares auf dem Markt für Implantate. Für den MAO-Schichtprozess genügen im Wesentlichen ein Netzteil und eine Kühleinrichtung für das Tauchbad, wodurch die Methode auch unter schwierigen Bedingungen umsetzbar wäre.
Die Praxistauglichkeit soll künftig in der Ukraine getestet werden. Klinische Studien könnten im UNBROKEN National Rehabilitation Center in Lviv stattfinden, wo seit Kriegsbeginn mehr als 10.000 Operationen durchgeführt wurden. Das Team sucht derzeit noch nach Partnern in der Ukraine und Europa für die Prototypenfertigung vor Ort.
In Deutschland hat das Unternehmen KLS Martin als Technologiepartner bereits Muster-Implantate zur Verfügung gestellt, mit denen die Bremer Forschenden arbeiten. Dr. Tobias Wolfram, Leiter Forschung Implantate bei KLS Martin, sieht großes Potenzial der MAO-Methode auch über Knochenimplantate hinaus.
Das Fraunhofer IFAM zeigt die Nachbildung eines menschlichen Schädels mit den Titanimplantaten vom 17. bis 20. November 2025 auf der Fachmesse MEDICA in Düsseldorf, Halle 10, Stand D22.
Quelle: Fraunhofer
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