Verbundprojekt: Erforschung einer neuartigen ZnMg-Legierung für die additive Fertigung von bioresorbierbaren Implantaten mit integrierter algorithmenbasierter Gitterstruktur (BioStruct) - TV: Erforschung verschiedener Verfahren zur Funktionalisierung von ZnMg-Stützstrukturen zur gerichteten Knochenregeneration.

Ziel des Gesamtvorhabens ist die Erforschung additiver Verfahren (AM) zur Herstellung patientenspezifischer und bioresorbierbarer Implantate aus einer neuartigen ZnMg-Legierung zur Behandlung komplexer Knochendefekte, bspw. aufgrund von Tumoren. Auch Defekte im Dentalbereich nach Traumata oder Knochenrückbildungen nach erfolgter Zahnresektion sind mögliche Anwendungsgebiete der zu erforschenden Implantate. Reines Zink (Zn) zeichnet sich durch gute Bioresorptionseigenschaften aus, hat aber keine ausreichende Festigkeit für Implantat-Anwendungen. Magnesium (Mg) hat mechanische Eigenschaften, die dem menschlichen Knochen entsprechen und wird bereits als Implantat-Material verwendet. Häufig treten jedoch Probleme wie die Wasserstoffbildung auf, weshalb im Rahmen dieses Vorhabens eine neue ZnMg-Legierung erforscht wird, die hervorragende Eigenschaften im Bereich der Implantologie und Verarbeitbarkeit durch AM vereint und sowohl die Defizite von Mg- oder Zn-Implantaten, als auch die eingeschränkte Designfreiheit konventioneller Fertigungs-techniken (z.B. Gießen, Fräsen, etc.) löst. In diesem Projekt wird die Legierung mit dem Ziel erforscht, ein Implantat zu schaffen, das im Laufe der Zeit vollständig absorbiert und durch neu gebildetes, gesundes Knochenmaterial ersetzt wird. Daher sind neue Arten von Implantaten (z.B. Designs) erforderlich. Dies kann durch das Einbringen von Gitterstrukturen und miteinander verbundenen porösen Kanälen in die Implantate erreicht werden, die einerseits das Einwachsen des Knochens in die Hohlräume ermöglichen und andererseits als lasttragende Elemente die auftretenden Kräfte aufnehmen.In diesem Teilvorhaben soll eine Funktionalisierung der Implantate durch Fibroin erfolgen. Fibroin wird bereits in vielen Anwendungen der Knochen- und Knorpelregeneration als Implantat eingesetzt, da es sich besonders durch ihre hohe Bioverträglichkeit und die vollständige Resorption auszeichnet.