Mit Silberschutz gegen Infektionen bei künstlichen Gelenken

Magdeburger Forschungsteam entwickelt antibakterielle Implantat-beschichtung, um die endoprothetische Versorgung zu verbessern

Ein Forschungsteam der Universitätsklinik für Orthopädie der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg hat eine innovative Methode entwickelt, um Infektionen nach Gelenkersatzoperationen zu reduzieren. Eine spezielle Silberbeschichtung für Titanimplantate verhindert effektiv die Ansiedlung von Bakterien, ohne die Verträglichkeit des Implantats im Körper oder den Einheilungsprozess zu beeinträchtigen. Diese Technologie könnte langfristig die Patientenversorgung verbessern und die Zahl der notwendigen Folgeoperationen senken.

Jährlich werden rund 400.000 künstliche Gelenke in Deutschland implantiert. Mit der alternden Bevölkerung nimmt die Zahl der Gelenkersatzoperationen stetig zu. Eine der schwerwiegendsten Komplikationen sind sogenannte periprothetische Infektionen, die oft aufwendige Folgeeingriffe erforderlich machen. Um diese Risiken zu minimieren und Diagnostik- und Behandlungsstrategien zu optimieren, erforscht das Team um Prof. Dr. Jessica Bertrand, Leiterin der Experimentellen Orthopädie der Orthopädischen Universitätsklinik Magdeburg, innovative Lösungen zur Infektionsprävention.

Silber als antibakterielle Schutzschicht

Das Team hat den Einsatz von Silberbeschichtungen auf Titanlegierungen (Ti-6Al-4V) untersucht und nutzte dafür das Verfahren „powder mixed electrical discharge machining“ (PMEDM), um Titanimplantate mit einer antibakteriellen Silberbeschichtung zu versehen.

Die bisherigen Ergebnisse sind vielversprechend: „Unsere Untersuchungen zeigen, dass Silber eine effektive Schutzschicht bildet, die insbesondere Infektionen mit dem bakteriellen Erreger Staphylococcus aureus – einem Hauptverursacher periprothetischer Infektionen – verhindert, ohne die Einheilung des Implantats in den umliegenden Knochen zu stören“, erklärt Prof. Bertrand. „Das ist ein entscheidender Fortschritt für die Langzeithaltbarkeit von Implantaten.“

Ein besonderer Aspekt der Forschung ist die Nutzung eines Insektenlarvenmodells zur Untersuchung der antibakteriellen Wirkung. Dieser ethisch nachhaltige Ansatz erlaubt realistische Infektionsanalysen, ohne auf Tierversuche an Säugetieren angewiesen zu sein. „Durch dieses alternative Modell konnten wir die Wirksamkeit der Silberbeschichtung unter realistischen Bedingungen testen“, betont Prof. Bertrand.

Die nächsten Schritte umfassen weiterführende präklinische Studien sowie die Vorbereitung auf eine klinische Anwendung. „Unser Ziel ist die Zulassung nach den Regularien der Medical Device Regulation, um diese Technologie für Patientinnen und Patienten nutzbar zu machen“, erklärt Prof. Bertrand.

Die Forschungsarbeit wurde kürzlich auf dem Deutschen Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie (DKOU) vorgestellt und mit dem renommierten Themistocles-Gluck-Preis 2024 ausgezeichnet.

Wissenschaftlicher Kontakt:

Prof. Dr. rer. nat. Jessica Bertrand, Leiterin der Experimentellen Orthopädie, Orthopädische Universitätsklinik Magdeburg, jessica.bertrand@med.ovgu.de, Tel.: +49 391 67-15804

Foto: Ischa Sharma, medizinische Doktorandin in der Experimentellen Orthopädie der Orthopädischen Universitätsklinik Magdeburg, bei der Vorbereitung der Galleria Mellonella Larven. (c) Fotograf: Ramon Kubatzki/Universitätsmedizin Magdeburg