Voor een biomateriaal dat wordt ingebracht in het lichaam is het van cruciaal belang dat het optimaal functioneert en niet wordt afgestoten. Voor de accep-tatie is daarbij de manier waarop lichaamseigen proteïnen zich nestelen aan de oppervlakte van het implantaat belangrijk. Menselijke eiwitten smeren de natuurlijke knie- en heupgewrichten, doordat ze op het kraakbeen een proteïnelaag vormen. Proteïnen worden ook in kunstmatige gewrichten gebruikt om daar de wrijving en eventueel daardoor ontstane beschadiging aan het materiaal te verminderen. Onderzoekers aan de Friedrich-Schiller-Universität Jena hebben een nieuwe stap gezet in de verdere ontwikkeling van de toepassing van deze gewrichten.
Tot dusver was grotendeels onbekend hoe men het beste proteïnen op kunstmatige materialen kan aanbrengen en op welke manier het oppervlak daarvoor optimaal moet zijn ontworpen. Onderzoekers in Jena hebben dit proces nauwlettend onderzocht en daarmee nieuwe resultaten voor het gebruik van UHMWPE verkregen. Polyetheen met ultrahoog moleculair-gewicht dient als slijtlaag in de kunstmatige gewrichten, die meestal bestaan uit metalen of keramische componenten.
De natuurkundigen, verbonden aan het Institut für Materialwissenschaft und Werkstofftechnologie (IMT) aan de univesriteit, konden aantonen dat proteïnen, die zelf enkele tientallen nanometers groot zijn, zich bij voorkeur hechten aan nanokristallijne lamellen van het polyetheen. De eigenschap van de proteïnen om netwerken te vormen wordt daardoor beperkt.
Belasting
Gewrichten als die van de knie en de heup worden door het eigen lichaamsgewicht vaak eenzijdig belast. Ze ontwikkelen tijdens gebruik een complex, maar in wezen unidirectioneel slijtagespoor. De mogelijkheden van UHMWPE om proteïnen gericht te formeren door nanostructurering kan belangrijk zijn voor de wrijvingseigenschappen en daarmee de slijtage in nieuwe gewrichten.
De nieuwe bevindingen moeten nu worden toegepast op andere implantaatoppervlakken met contacten met de biologische omgeving (de zogenaamde bio-interfaces). Door het moleculair ontwerp op nanoschaal willen de onderzoekers biologische functies verder optimaliseren. Ze willen niet alleen de slijtage van kunstmatige gewrichten minimaliseren, maar denken ook aan een optimale ingroei van implantaten. De bedoeling is in ieder geval dat de ontwikkelingen uiteindelijk de patiënt ten goede komen.
