Biologisch abbaubare Schrauben aus Seide

Mit seiner hohen Reißfestigkeit gilt Seide als herausragendes Beispiel für eine Naturfaser, die in Zukunft in zahlreichen Hightech-Anwendungen eine Rolle spielen könnte. Eine dieser neuen Einsatzzwecke haben US-Forscher an der Tufts University soeben erfolgreich getestet. In einem Bericht von Nature Communications berichten die Wissenschaftler von der Herstellung biologisch abbaubarer Schrauben aus verpressten Seidenfasern, die metallische Befestigungssysteme oder solche aus resorbierbaren Polymeren für Stützstrukturen bei Knochenbrüchen ersetzen könnten.

In schraubenförmige Formen gossen

Die bisher zur Anwendung kommenden Implantate weisen nach Aussage der Wissenschafter einige Nachteile auf. So können hochsteife Metallschrauben die Befestigungsstellen im Knochen beschädigen und zudem zu Problemen bei der Wundheilung führen. Daher werden Metallimplantate in der Regel am Ende des Heilungsprozesses in einer zweiten Operation wieder entfernt. Als Alternative hatte die Forschung resorbierbare Polymere entwickelt. „Diese können aber Entzündungen hervorrufen und führen nicht immer zu einer vollständigen und ausreichenden Regeneration des Knochens“, so die Wissenschaftler.

Seide wurde in der Vergangenheit bereits für Nähte eingesetzt. Das Team um David Kaplan hat jetzt mit Hilfe von eigens entwickelten Formen Schrauben aus medizinischer Seide hergestellt und diese erfolgreich an Ratten getestet. Für ihre Tests verwendeten Kaplan und Lin Seide von Seidenraupenkokons, die sie in Alkohol auflösten und in schraubenförmige Formen gossen. Im Test wurden die Schrauben dann an den hinteren Rattenoberschenkelknochen befestigt, wo sie auch noch nach vier bis acht Wochen eine ausreichende Stabilität aufwiesen. Am Ende der Versuchsdauer waren bereits erste Auflösungserscheinungen zu erkennen. Die geringe Steifigkeit und gute biologische Verträglichkeit des Biomaterials macht Seide zu einer interessanten Alternative zu den bekannten Platten und Schrauben aus Metall. „Sie spielen beim Röntgen keine Rolle, lösen keinen Alarm aus und führen auch zu keiner Empfindlichkeit gegen Kälte. Zudem bleibt das Material bis zu 170 Grad Hitze stabil, ist säure- und laugenbeständig und kann für die Sterilisation problemlos autoklaviert werden“, berichten die Forscher.

Die Ergebnisse des Teams zeigen, dass Seide für viele Problemstellungen der orthopädischen Chirurgie eine Alternative wäre. Das Material kann mit einer Maschine in verschiedene Formate und Größen gebracht werden. Ein ausführlicher Bericht der Wissenschaftler ist bei Nature Communication erschienen:
www.nature.com