Wissenssnack Freitag, 21. März 2025

Täglich sind wir von spannenden Wissenschaftsthemen umgeben. Mit dem Format „Wissenssnack“ möchten wir aktuelle wissenschaftliche Themen näher beleuchten und mit unseren Expert*innen an der Hochschule Osnabrück zusammen beantworten.

Marius Behnecke promoviert an der Hochschule im Bereich Kunststofftechnik und forscht an dem Zukunftsthema „bioaktive Werkstoffe“. Über seine Forschung spricht er mit uns im folgenden Interview.

Was bedeutet bioaktiv?

Man unterscheidet ganz grob drei Klassen der Interaktion im biologischen System: „Toxisch“, „bioinert“ und „bioaktiv“. Toxisch muss denke ich nicht weiter erklärt werden: Ist giftig! Bioinert heißt es findet KEINE Wechselwirkung mit dem umgebenden System statt, zum Beispiel bei Edelstählen als Implanatmaterialien. Bioaktive Werkstoffsysteme hingegen sind in der Lage in einem biologischen System aktiv zu interagieren und beispielsweise bestimmte biologische Reaktionen hervorzurufen oder auch zu unterstützen.

Wo könnten bioaktive Werkstoffe eingesetzt werden?

Bioaktive Materialen sind ein wichtiges Element moderner Medizin: Angefangen bei bioaktiven Gläsern, die Ionen freisetzen, um das Wachstum von neuem Knochengewebe zu stimuliert, über sich selbst auflösende Polymere für temporäre Implantate oder Nahtmaterialien, bis hin zu Werkstoffen, die Wirkstoffe oder Lockstoffe für bestimmte Zelltypen freisetzen.

Was sind die größten Herausforderungen in der Herstellung bzw. Verarbeitung? Woran arbeitet die Hochschule gerade?

Bioaktive Materialien findet man in allen Werkstoffklassen: Sowohl bei den Metallen als auch den Keramiken und natürlich auch in den Kunststoffen. Eine große Herausforderung, die alle Materialien unabhängig vom Aufbau eint, ist die Komplexität des biologischen Systems. Eine Vorhersage ist meist aufgrund der unglaublich vielen Einflussfaktoren nicht möglich. Erst eine Studie am lebenden Organismus kann wirklich zeigen, ob ein Material so funktioniert wie erwartet und die im realen Leben auftretenden Kräfte und Lastfälle aushält. In meinem Promotionsprojekt, das in das Forschungsprojekt 3D-Perm mündete, erprobe ich zum Beispiel verschiedene Methoden um aus Kunststoff 3D-gedrukte Implantatkomponenten so zu modifizieren, dass sie sich knöchenähnlich oder gar bioaktiv, statt bioinert oder toxisch verhalten. Hauptkomponente ist hierbei einerseits die Beimischung und Beschichtung mit Hydroxylapatit, der chemischen Verbindungen aus dem Knochen Großteiles besteht. Außerdem arbeite ich an der Implementierung von Wirkstofffreisetzungssystemen, die Wirkstoffe genau da hinbringen, wo sie benötigt werden, statt ihn wie bisher üblich in Form einer Tablette, die ins Blut übergeht, im gesamten Körper zu verteilen.