Resorbierbare medizinische Klebstoffe und selbsthärtende Knochenersatzmaterialien

Resorbierbare Klebstoffe besitzen ein breites Anwendungspotential in der Chirurgie, nicht nur zur Unterstützung oder als Ersatz konventioneller Techniken der Osteosynthese, sondern auch als Knochenersatzmaterial. Das potentielle Einsatzspektrum resorbierbarer Klebstoffe in der Medizin ist sehr vielseitig und reicht von der Verklebung von Weichgewebe, inneren Organen, Wundverschluss, Gewebedefektauffüllung sowie der Verklebung von Knochenfragmenten bis hin zur Fixierung von Implantaten im Körper. Allerdings ist der gegenwärtige Einsatz solcher Klebstoffe für medizinische Anwendungen auf wenige spezielle Indikationen beschränkt. Die Ursache für diese Situation liegt in den spezifischen Anforderungen, die an einen medizinischen Klebstoff gestellt werden. Dazu gehören: gute Haftung auf Knochen und Gewebe in Gegenwart von Gewebeflüssigkeit, hohe Klebefestigkeit (Zugscher-, Druckfestigkeit), Aushärtung in einem vertretbaren Zeitraum (1-5 min), keine Wärmeentwicklung während der Aushärtung, sowie möglichst geringe Volumenkontraktion, hohe Bioverträglichkeit, gute Biodegradierbarkeit, Sterilisierbarkeit nach validierten Methoden und eine einfache Handhabung.

Wir beschäftigen uns mit dem System der funktionalisierten Hydroxycarbonsäure-Oligomeren, welche bekanntermaßen gut abbaubar sind und eine erfolgversprechende Klasse von Klebstoffmonomeren repräsentieren. Die Synthese dieser Klebstoffmonomere erfolgt durch Ringöffnungspolymerisation unterschiedlicher Laktone in Gegenwart geeigneter Hydroxylgruppen-haltiger Initiatoren. In einem zweiten Schritt werden die gebildeten Oligomere im Sinne einer Endgruppenmodifizierung mit vernetzungsfähigen Gruppen, z.B. Methacrylat funktionalisiert.
Aushärtbare Komposit-Klebstoffe können durch Vermischung des synthetisierten Klebstoffmaterials mit unterschiedlichen organischen (Glycin, Sorbit) und anorganischen (Kalziumphosphate, CaCO₃, NaCl) Füllstoffen erhalten werden. Die Klebstoffe härten in Gegenwart eines herkömmlichen Radikal-Initiator-Systems (Dibenzoylperoxid/p-Bishydroxyethyltoluidin) innerhalb von 90-150 s aus. Eine Aushärtung unter Photopolymerisationsbedingungen ist ebenfalls möglich. Die Materialien für die Weichgewebeapplikation im Hals-, Nasen-, Ohrenbereich basieren auf isocyanatfunktionalisierten Oligolaktonen. Hierbei erfolgt die Aushärtung mit der Umgebungsfeuchtigkeit (Gewebeflüssigkeit) oder im Zweikomponentensystem mit polyfunktionellen Alkoholen oder Aminen.
In vitro Zellkulturexperimente und erste in vivo Studien zeigen eine sehr gute Biokompatibilität der Klebstoffmaterialien und belegen gleichzeitig deren Potential für Applikationen im Hart- und Weichgewebebereich.
Einen weiteren Schwerpunkt zur Entwicklung neuer klinisch einsetzbarer Klebstoffe bildet die Modifizierung von Biopolymeren wie Gelatine, Chitosan oder Dextran. Hierfür liegen erste erfolgversprechende Resultate vor.

Kontaktperson:
Dr. Albrecht Berg