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Werkstoffforscher des HZG entwickeln biologisch<br />
abbaubare Materialien auf Magnesiumoder<br />
Titanbasis für Knochenschrauben und<br />
andere medizinische Einsätze. Foto: HZG<br />
knochen aus bio-metallen<br />
aus der Forschung des <strong>Helmholtz</strong>-Zentrums Geesthacht Zentrum für Material- und Küstenforschung Künstliche<br />
Hüfte, ein neues Kniegelenk, Schrauben zum Fixieren von Knochenbrüchen – der Bedarf an Implantaten steigt.<br />
Um die Belastung der Patienten durch Operationen und künstliche Materialien zu verringern, entwickeln Forscher<br />
um Prof. Dr. Karl Ulrich Kainer und Prof. Dr. Regine Willumeit am <strong>Helmholtz</strong>-Zentrum Geesthacht hierfür neue<br />
Werkstoffe. Sie sind langlebiger und belastbarer und integrieren sich besser in den Körper. So wird das für Knochenersatz<br />
bewährte Titan mit Lipiden beschichtet. Das verbessert den Kontakt zu den Körperzellen und regt das<br />
Wachstum von Knochenzellen an.<br />
Operationen können auch durch biologisch abbaubare Materialien vermieden werden, zum Beispiel durch<br />
Knochenschrauben aus Magnesium. Das Metall löst sich in Salzwasser schnell auf. Um diesen Abbauprozess im<br />
menschlichen Körper auf die benötigte Geschwindigkeit zu drosseln, werden chemische Elemente dazulegiert und<br />
das Herstellungsverfahren angepasst. Biologische Verträglichkeit ist bei alledem oberstes Gebot. Daher werden<br />
die neuen Materialien in einem speziell konstruierten Bioreaktor unter körperähnlichen Bedingungen getestet.<br />
Den vollständigen Artikel lesen Sie unter g www.helmholtz.de/gb11-bio-metalle<br />
halb, die komplexen Strukturen und Mechanismen, die das<br />
Verhalten von weicher Materie und biologischen Systemen<br />
bestimmen, besser zu verstehen, um neue Materialien und<br />
Technologien zu entwickeln. Das Programm beruht auf der<br />
engen Wechselwirkung von experimenteller Forschung mit<br />
Theorie und Simulationswissenschaften. Im Rahmen des<br />
Internationalen <strong>Helmholtz</strong>-Kollegs „Biophysics and Soft<br />
Matter“ wird Doktoranden und Nachwuchswissenschaftlern<br />
eine breite interdisziplinäre Ausbildung angeboten.<br />
das Programm bioGrenzflächen: molekulare und zelluläre<br />
interaktionen an funktionellen Grenzflächen<br />
Im Programm BioGrenzflächen verfolgen Biologen, Chemiker,<br />
Physiker, IT-Spezialisten, Ingenieure und Mathematiker<br />
das Ziel, lebende Systeme zu steuern. Dabei konzentrieren<br />
sie sich zunächst auf die kleinsten „lebenden“<br />
Einheiten eines biologischen Systems, die Zellen, ihre<br />
zellulären Komponenten und die Grenzflächen zwischen<br />
Zellen, zwischen Zellen und ihrer Umgebung und zwischen<br />
Molekülen wie zum Beispiel Proteinen in Signalkaskaden.<br />
Diese Grenzflächen sind logische Schaltstellen, um<br />
das Zellverhalten zu beeinflussen. Ein weiterer Schwerpunkt<br />
des Programms ist die Kontrolle von Bakterienzellen,<br />
die Biofilme auf Oberflächen bilden. Das Programm<br />
spannt sich von reiner Grundlagenforschung bis hin zur<br />
Entwicklung von anwendungsorientierten Technologien<br />
und Produkten für Industrie und Medizin. Neue Therapien<br />
für degenerative Erkrankungen der Muskeln, der Netzhaut<br />
oder des zentralen Nervensystems sowie die Entwicklung<br />
bioaktiver Oberflächen für Implantate und Bioreaktoren<br />
werden durch diese Schlüsseltechnologien möglich.<br />
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