Im Bereich der modernen Medizin hat künstliches Knochengewebe als wichtige Medizintechnik unzähligen Patienten neue Hoffnung gegeben. Dank Materialwissenschaft und Medizintechnik spielt es eine immer wichtigere Rolle bei der Knochenreparatur und -rekonstruktion. Gleichzeitig gibt es viele Fragen dazu. Zum Beispiel: Bei welchen Erkrankungen eignet sich künstliches Knochengewebe? Sind die verwendeten Materialien schädlich für den menschlichen Körper? Welche Nebenwirkungen können auftreten? Im Folgenden werden wir diese Fragen eingehend analysieren.
Krankheiten, die für künstliche Knochenimplantate geeignet sind
Die Technologie künstlicher Knochenimplantate findet breite Anwendung in der Behandlung verschiedener Knochenerkrankungen. In der orthopädischen Traumatologie kann künstliches Knochenmaterial bei Knochendefekten infolge schwerer Frakturen als Füllmaterial eingesetzt werden, um den fehlenden Knochenanteil aufzufüllen und die Heilung der Bruchstelle zu fördern. Beispielsweise kann bei einer offenen Trümmerfraktur, bei der der Knochen stark beschädigt und das autologe Knochentransplantat in Mitleidenschaft gezogen ist, künstliches Knochenmaterial die Bruchstelle stützen und ein Mikromilieu schaffen, das das Wachstum von Knochenzellen begünstigt.
Bei der Behandlung von Knochentumoren bleiben nach der Tumorentfernung häufig große Knochendefekte zurück. Die Implantation von künstlichem Knochenmaterial kann dazu beitragen, Form und Funktion der Knochen wiederherzustellen, die Integrität der Gliedmaßen zu erhalten und durch Knochenverlust bedingte Behinderungen zu vermeiden. Auch in der Wirbelsäulenchirurgie wird künstliches Knochenmaterial häufig für die lumbale und zervikale Fusion sowie andere Eingriffe eingesetzt. Es dient dazu, den Zwischenwirbelraum aufzufüllen, die knöcherne Fusion zwischen den Wirbeln zu fördern, die Wirbelsäulenstruktur zu stabilisieren und Schmerzen sowie Nervenkompressionssymptome, die durch Bandscheibenläsionen und -instabilität verursacht werden, zu lindern. Darüber hinaus kann künstliches Knochenmaterial bei älteren Patienten mit osteoporotischen Wirbelkörperfrakturen nach der Implantation die Wirbelkörperfestigkeit verbessern, Schmerzen lindern und die Lebensqualität der Patienten steigern.
Sicherheit von synthetischen künstlichen Knochenmaterialien
Die Materialsicherheit synthetischer Knochenprothesen steht im Fokus der öffentlichen Aufmerksamkeit. Zu den derzeit gebräuchlichen Materialien zählen biokeramische Werkstoffe (wie Tricalciumphosphat und Hydroxylapatit), Bioglas, Metalle (wie Titanlegierungen und Titan) sowie Polymere (Polymilchsäure). Diese Materialien wurden vor ihrer Anwendung am menschlichen Körper umfangreichen experimentellen Studien und strengen klinischen Prüfungen unterzogen.
Biokeramische Materialien weisen eine gute Biokompatibilität und Osteokonduktivität auf. Ihre chemische Zusammensetzung ähnelt den anorganischen Bestandteilen menschlicher Knochen. Sie können Knochenzellen anregen, auf der Materialoberfläche zu wachsen und sich zu differenzieren und allmählich mit dem menschlichen Körper zu verschmelzen. Im Allgemeinen rufen sie keine offensichtlichen Immunreaktionen hervor. Bioglas besitzt zudem eine ausgezeichnete biologische Aktivität und kann eine starke chemische Bindung mit Knochengewebe eingehen, um dessen Reparatur und Regeneration zu fördern. Titanlegierungen und Titan zeichnen sich durch hohe Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit und gute Biokompatibilität aus. Sie werden häufig in künstlichen Gelenken und Knochenfixationssystemen eingesetzt. Langzeitdaten aus der klinischen Anwendung belegen zudem ihre extrem hohe Sicherheit. Abbaubare Polymermaterialien werden im Körper allmählich in harmlose kleine Moleküle zerlegt, verstoffwechselt und ausgeschieden, wodurch das Risiko von Folgeoperationen vermieden wird. Obwohl diese Materialien im Allgemeinen als sicher gelten, können jedoch aufgrund individueller Unterschiede bei manchen Patienten Allergien gegen bestimmte Inhaltsstoffe oder andere Nebenwirkungen auftreten.
Nebenwirkungen von künstlichem Knochen
Obwohl künstliches Knochenmaterial in den meisten Fällen die Knochenheilung effektiv fördert, können Nebenwirkungen auftreten. Die Implantation selbst birgt gewisse Risiken wie Infektionen und Blutungen. Wird die Wunde nach der Operation nicht sachgemäß versorgt, können Bakterien in das Operationsgebiet eindringen und eine Infektion verursachen, die zu Rötungen, Schwellungen, Schmerzen und Fieber führen kann. In schweren Fällen kann dies die Heilung des künstlichen Knochens beeinträchtigen und sogar dessen Entfernung zur Wundreinigung erforderlich machen. Darüber hinaus können nach der Implantation von künstlichem Knochenmaterial lokale Schmerzen und Schwellungen auftreten, die mit der Stressreaktion des Körpers nach der Implantation und den Anpassungsänderungen des umliegenden Gewebes zusammenhängen können. Im Allgemeinen klingen die Schmerzen mit der Zeit allmählich ab, bei einigen Patienten halten sie jedoch länger an und beeinträchtigen den Alltag.
Zudem benötigt künstliche Knochen eine gewisse Zeit, um mit menschlichen Knochen zu verwachsen. Werden sie während des Heilungsprozesses äußeren Kräften oder übermäßiger Aktivität ausgesetzt, können sie sich verschieben oder lockern, was den Heilungsprozess beeinträchtigt und einen erneuten chirurgischen Eingriff zur Anpassung oder Fixierung erforderlich macht. Bei künstlichen Knochen aus abbaubaren Materialien gibt es außerdem individuelle Unterschiede in der Abbaurate und im Stoffwechsel der Abbauprodukte. Werden diese zu schnell abgebaut, bieten sie möglicherweise nicht genügend Unterstützung für die Knochenheilung. Können die Abbauprodukte nicht rechtzeitig vom Körper ausgeschieden werden, reichern sie sich lokal an, was Entzündungsreaktionen hervorrufen und die Gewebereparatur beeinträchtigen kann.
IKünstlicher Knochen bietet im Allgemeinen eine wirksame Behandlungsmöglichkeit für viele Patienten mit Knochenerkrankungen. Bei sachgemäßer Anwendung kann er die Lebensqualität der Patienten deutlich verbessern. Obwohl die zur Herstellung von künstlichem Knochen verwendeten Materialien im Allgemeinen sicher sind, bestehen gewisse Risiken und Nebenwirkungen. Mit dem Fortschritt von Wissenschaft und Technik ist zu erwarten, dass die Materialien und Technologien für künstlichen Knochen in Zukunft noch ausgereifter sein werden, was den Patienten ein besseres Behandlungserlebnis und optimalere Behandlungsergebnisse ermöglichen wird.
Veröffentlichungsdatum: 04.07.2025
