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BRIC - BioResorbable Implants for Children

  • Leiterin: Prof.in Dr.in Annelie-Martina Weinberg, Unfallchirurgin
  • Förderungsnehmerin: Medizinische Universität Graz
  • Partner: AT&S Austria Technologie & Systemtechnik AG | Heraeus Medical GmbH | Technische Universität Graz, Institut für Biotechnologie und Bioprozesstechnik | Technische Universität Graz, Institut für Chemische Technologie von Materialien | Technische Universität Wien, Institut für Hochbau und Technologie | Universität für Bodenkultur Wien, Institut für Physik und Materialwissenschaft

Implantate, die sich im Körper auflösen

Im Laura Bassi Zentrum BRIC entwickelt die Unfallchirurgin Doz.in Annelie Weinberg von der Klinischen Abteilung für Kinderchirurgie der medizinischen Universität Graz revolutionäre Materialien für Implantate, die die Heilung gebrochener Kinderknochen unterstützen und danach vom Körper „geschluckt“ werden.


Die Devise ist: Kinder-Aufenthalte im Krankenhaus sollten möglichst kurz gehalten, Operationen nach Möglichkeit vermieden werden. Denn für junge PatientInnen sind medizinische Eingriffe oftmals traumatisierend, weil sie psychisch nicht so leicht verarbeitet werden können. Um die Anzahl der operativen Eingriffe zu reduzieren, forscht die Unfallchirurgin Annelie Weinberg an der Entwicklung neuartiger Implantate, die sich im Körper auflösen. Implantate sind bei schwierigen kindlichen Frakturen notwendig, denn ohne Stabilisierung könnten die Knochen falsch zusammenwachsen. Normalerweise müssen die eingebrachten Implantate nach rund einem Jahr im Rahmen einer neuerlichen Operation entfernt werden. Mit resorbierbaren Materialien ließe sich ein zweiter Eingriff vermeiden.

Kinder-Frakturen heilen anders als die von Erwachsenen

Das neue Implantat hätte den Vorteil, viel elastischer zu sein als die bisher eingesetzten Stahl- oder Titan-Werkstoffe und würde den Heilungsprozess der Knochen fördern. Denn kindliche Frakturen benötigen im Vergleich zu jenen von Erwachsenen eine flexiblere Unterstützung. Es ist Teil des BRIC Projektes, diese therapeutischen Unterschiede, über die man bislang zu wenig weiß, genauer zu erforschen: Wie lange soll ein Implantat im Körper des Kindes verbleiben, welche Stabilität und Mechanik muss gewährleistet sein? Diese Lücke in der Grundlagenforschung wird BRIC als zweiten Forschungsschwerpunkt schließen. Das erste Ziel ist jedoch die Entwicklung eines resorbierbaren Werkstoffs. Zwar existieren bereits derartige auf Milch- oder Zuckermolekülen basierende Implantate. Diese führen aber zu einer Übersäuerung der Zelle und rufen chronische Entzündungen im Körper hervor. Das BRIC Forschungsteam arbeitet daher an der Entwicklung eines alternativen biokompatiblen Materials auf Basis von 3-Hydroxybuttersäure (3HB). Bei 3HB handelt es sich um eine chemische Verbindung, die vom menschlichen Körper aufgenommen werden kann und von Bakterien in Form ihres Polymers, der Poly-3-Hydroxybuttersäure (PHB) als mikrobieller Speicherstoff produziert wird. Die Materialien, die in Zusammenarbeit mit der TU Wien, der BOKU Wien und der TU Graz entwickelt werden, sind Copolyester aus 3HB und weiteren PHA-Bausteinen wie 3-Hydroxyvaleriansäure oder 4-Hydroxybuttersäure. Dadurch werden anstelle des ans sich spröden Materials PHB solche PHA Copolyester mit feingesteuerten mechanischen und thermodynamischen  Eigenschaften hergestellt, etwa bzgl. des Kristallinitätsgrades. Hierbei zielt die Materialentwicklung auf passende Härten, Biegsamkeit und in-vivo Abbaugeschwindigkeiten ab. Bis zu seiner Anwendung in der Kindertraumatologie und -orthopädie sind noch mehrjährige, gemeinsame Forschungsarbeit aller Projektpartner notwendig.

Pionierin der Kindertraumatologie und -orthopädie

Die gebürtige Deutsche Prof.in Annelie Weinberg, Oberärztin an der Universitätsklinik für Kinderchirurgie in Graz  hat in Deutschland und Italien studiert. Sie gehört zu den ganz wenigen weiblichen Unfallchirurginnen im deutschsprachigen Raum und habilitierte sich 2001 als erste Frau ihres Faches. Sie absolvierte die Fachärztinnen-Ausbildung in Braunschweig und Hannover und baute während ihrer Karenz-Zeit ein an die Klinik angeschlossenes Rehabilitationszentrum auf, um die stationären Liegezeiten der Kinder zu verkürzen. Sie hat als einzige Frau richtungsweisende Lehrbücher für die Unfallchirurgie im Kindesalter verfasst und sich stets für kindgerechte Chirurgie und kindgerechte Krankenhausaufenthalte eingesetzt. Zusätzlich zum Operationsalltag widmet sie sich der Grundlagenforschung in den Bereichen von experimenteller Biomechanik, Molekularbiologie der kindlichen Frakturheilung und dem Forschungsschwerpunkt  der resorbierbaren Implantate. Das von ihr geleitete Laura Bassi Centre of Expertise bedeutet für die herausragende Chirurgin die Verwirklichung eines Lebensprojekts: „Ich forsche seit vielen Jahren an resorbierbaren Implantaten für Kinder, doch es hat stets an der Finanzierung gemangelt, denn Kinder stellen für die Industrie einen zu unbedeutenden Markt dar. Doch nun ändert sich diese Einstellung. Mit BRIC kann ich mein Wissen an die nächste Forscherinnen-Generation weitergeben und wissenschaftliche Innovationen verwirklichen.“