Knochenbruch-Operationen ohne Folgeoperation

Es kann schnell passieren. Laut Schätzungen fahren rund 4,2 Millionen Deutsche alpinen Ski. Dabei stieg die Zahl der verletzten und ärztlich behandelten Skifahrer nach Berechnungen der ASU (Auswertungsstelle für Skiunfälle) in der Saison 2015/16 auf rund 41.500 - fast ein Prozent der Alpinskifahrer. Fast jedes siebte dieser Unfallopfer musste dabei stationär behandelt werden. Am häufigsten betroffen waren die Knie in 37 Prozent der Verletzungen, gefolgt von den Schultern mit 20 Prozent. Nicht immer geht das glimpflich ab, oft ist ein Knochenbruch das Resultat. Doch nicht nur beim Skilaufen kann es passieren - auch im Verkehr oder zu Hause.

Nicht jeden Arm- oder Beinbruch kann man mit einem Gipsverband behandeln. Bei der Operation möchte man bei jedem Knochenbruch erreichen, dass der Knochen rasch wieder in einer funktionsgerechten Stellung zusammenwächst, weshalb die Bruchenden mittels eines operativen Eingriffs zusammengefügt und mit Nägeln, Drähten, Platten oder Schrauben in der richtigen Stellung befestigt werden müssen.

Dies ist unumgänglich, wenn sich die Bruchenden nicht von außen in der richtigen Position fügen lassen oder ein offener Bruch vorliegt, bei dem ein Knochenbruchende durch die Haut nach außen dringt.

Dabei werden die Knochenfragmente anatomisch exakt positioniert und mit Platten und Zugschrauben so fixiert, dass der Knochen direkt in die gegenüberliegende Knochenrinde einwachsen kann. Bei einer Schraubenosteosynthese werden die Bruchstücke mit Schrauben fixiert, wobei es unterschiedliche Gewinde und Schraubenarten gibt. Auch Platten oder spezielle Drähte, wie der sogenannte Kirschner-Draht, werden dabei oft verwendet. Von den so jährlich über eine Million eingebrachten Implantaten in der orthopädischen Chirurgie muss eine nicht unerhebliche Anzahl wieder entfernt werden, was stets potentiellen Risiken für die Patienten mit sich bringt. Neben Gefäß- oder Nervenschädigungen besteht ein Narkoserisiko und eine mögliche Infektion durch den invasiven Eingriff potentielle Gefahren dar.

Forscher der Leibniz Universität Hannover haben für die Knochenchirurgie sich selbst auflösende Nägel und Schrauben aus Magnesium entwickelt. Anders als die bislang verwendeten Produkte aus Titan würden die neuen vom Körper rückstandslos abgebaut, teilt das Produktionstechnische Zentrum der Universität am Donnerstag mit. Damit ließen sich Komplikationen durch Entzündungen und Folgeoperationen vermeiden. Um Knochenbrüche zu heilen, werden den Angaben zufolge häufig chirurgische Nägel in das Knochenmark eingesetzt. Sie sollen den Bruch stabilisieren, bis der Knochen wieder zusammengewachsen ist. Es gebe zwar bereits Schrauben aus Kunststoff, die vom Körper abgebaut werden. Doch diese seien für größere Belastungen wie Beinbrüche nicht stabil genug, sagt der Leiter des Instituts für Werkstoffkunde, Friedrich-Wilhelm Bach. Damit die chirurgischen Nägel ihre Aufgabe erfüllen können, dürfen sie sich nicht zu früh zersetzen. Dafür entwickelten die Ingenieure eine spezielle Beschichtung. Diese sorge dafür, dass der Nagel etwa drei Wochen lang unversehrt bleibe, so lange bis der nachgewachsene Knochen wieder seine Funktionen übernehmen kann, sagt Bach. Gleichzeitig fördere die Beschichtung das Nachwachsen des Knochengewebes. Nach etwa eineinhalb Jahren sei der Nagel aus Magnesium komplett abgebaut.

Am weitesten verbreitet sind bei Operationen bisher Implantate aus Titan oder Stahl, aufgrund ihrer Stabilität und Festigkeit. Doch meist ist nur eine zeitweilige Stabilisierung und Fixierung des Knochens bis zur Heilung erforderlich und die Implantate verbleiben entweder funktionslos im Körper oder werden entfernt. Manchmal greift man deshalb auf bioresorbierbare Polymer-Implantate, die auch gerne "Zuckerschrauben" genannt werden zurück. Das Schraubenmaterial besteht dabei oft aus Milchzucker, der sich über zwölf Monate hinweg allmählich auflöst. Eine Entfernung - wie bei den Metallschrauben ist dabei nicht mehr notwendig. Dadurch reduziert sich auch das Infektionsrisiken, die jeder invasive Eingriff mit sich bringt, erheblich. Jedoch ist deren Anwendbarkeit durch ihre geringen mechanischen Eigenschaften stark eingeschränkt.

Die Wissenschaftler des Instituts für Werkstoffkunde der Leibniz Universität Hannover wollten solche Folgeoperationen schon vor vielen Jahren unnötig machen. Dazu entwickelten sie chirurgische Nägel aus Magnesium. Diese werden im Gegensatz zu üblichen Titannägeln rückstandslos abgebaut. Legierungen sorgen dafür, dass dies erst nach einer bestimmten Zeit passiert.

Dadurch kann der Knochen problemlos verheilen, bis er wieder die Stützfunktion übernimmt. Für den Körper ist der Abbauprozess unbedenklich, da Magnesium ohnehin Knochenbestandteil ist. Andere körperfremde Elemente werden in die Blutbahn aufgenommen und über die Nieren ausgeschieden. Die Wissenschaftler glauben, dass diese Methode Implantaten aus Polylactid überlegen ist, die zwar auch vom Körper resorbiert werden, aber bei der Zersetzung giftige Abbauprodukte freisetzen können. Der Vorteil von Magnesium ist, dass es dem menschlichen Knochen ähnelt - in Elastizität und Stabilität. Nach Tierversuchen ist die Technik jetzt patentiert in vielen Ländern für Operationen am Menschen zugelassen. Eignen sich die Nägel und Schrauben anfangs noch hauptsächlich für die Behandlung kleinerer Frakturen, arbeitet man inzwischen an einer Ausweitung der Produktpalette. da bei Arm- oder Beinbrüchen bis zu 300 Millimeter lange und 13 Millimeter dicke Marknägel benötigt werden, die auch großen Belastungen standhalten.

Da kaum ein Patient möchte, dass nach einer Operation Metall dauerhaft im Körper zurückbleibt oder sich einer risikoreichen Metallentfernung unterziehen möchte, hat der Hannoveraner Hersteller Syntellix, zu dessen Gründern neben dem Spitzenmanager und Investor Utz Claassen bis Ende 2016 der illustre Milliardär und Finanzunternehmer Carsten Maschmeyer gehörte, die Forschung der Hannoveraner Wissenschaftler zur Grundlage für ihre mit "Magnezix" Schrauben und Nägeln genommen und ein Material patentieren lassen, dass beides vereint, die bewährte Stabilität metallischer Implantate und die Bio-Resorbierbarkeit von Polymeren. Da dies ohne die Nachteile dieser Systeme gelingen soll, wäre es ein sensationeller Fortschritt. Wie der Markenname schon vermuten lässt, handelt es sich dabei um eine Magnesiumverbindung. Das Positive: Magnesium braucht jeder Mensch, es entspannt, wirkt entzündungshemmend, hilft bei Diabetes und ist an der körpereigenen Eiweißproduktion und am Muskelaufbau beteiligt. Daneben erhöht es die Leistungsfähigkeit und lockert die Sportlermuskulatur. Das Erdalkali-Leichtmetall reagiert allerdings sehr heftig und ist leicht entzündlich, weshalb es in freier Natur fast nur in Mineralien auftritt. Schon seit gut 100 Jahre versuchen Forscher Legierungen mit einer gewissen Stabilität herzustellen, die man auch medizinisch einsetzen kann. Jetzt ist die weltweit erste für (bio-)transformierbare Implantate zugelassene Magnesiumverbindung auf dem Markt.

Die Syntellix AG will sich damit als weltweiter Technologieführer im Bereich transformierbarer Implantate etablieren und setzt seinen Wachstumskurs fort. Mit den einzigartigen Metallimplantaten, die im Körper zu Knochen umgebaut werden, sollen neue Maßstäbe in der Medizin gesetzt werden. Bislang wurden weltweit über 27.000 Implantate in Verkehr gebracht. Die Zahl der Kunden und internationalen Absatzmärkte wächst stark. Für den Aufbau der Tochtergesellschaft in Singapur und die damit zusammenhängenden intensiveren Aktivitäten im Boom-Kontinent Asien, hat die Gesellschaft dort mit Wintop Capital Pte. Ltd. einen Investor gefunden, der sich mit mehreren Millionen Euro an der Gesellschaft beteiligt. Inzwischen ist die 2008 gegründete Syntellix AG ist mittlerweile in 30 Ländern auf fünf Kontinenten aktiv. Weitere 30 Länder befinden sich in Vorbereitung. Ein internationales Team aus hochqualifizierten, interdisziplinären Spezialisten arbeitet derzeit intensiv daran, die zukunftsweisende Technologie weiter zu entwickeln Vorstand Prof. Dr. med. Martin H. Kirschner, verantwortlich für Medizin und Technik, ist optimistisch: "Wir haben die große Chance, neue Standards zu setzen und Medizingeschichte zu schreiben. Deshalb treiben wir die Entwicklung neuer Produktlinien, neuer technologischer Varianten und einzigartiger Produktspezifika mit Hochdruck voran." Hierbei arbeitet die Syntellix AG auch sehr eng mit dem Clausthal-Zellerfelder Institut eines der weltweit wohl profiliertesten Wissenschaftler im Bereich der Magnesiumtechnologie, Prof. Dr. Neubert, zusammen.