Wissenschaftler entwickeln injizierbares Hydrogel zur Stärkung der Knochen
“In Ermangelung wirksamer Präventionsmaßnahmen erleiden etwa 40 % der Frauen ab 50 Jahren mindestens eine schwere osteoporotische Fraktur; bei Männern liegt dieser Anteil bei rund 20 Prozent», erklärt Dominique Pioletti, Leiter des Labors für biomechanische Orthopädie der EPFL. Frakturen in der Nähe der Hüfte oder des Oberschenkelhalses sind besonders schwerwiegend, mit einer Sterblichkeitsrate von 20 % innerhalb eines Jahres nach der Verletzung.
Eine vielversprechende Lösung: injizierbares Hydrogel
Um dem Bedürfnis nach einer schnelleren Behandlung gerecht zu werden, haben Forschende der EPFL ein injizierbares Hydrogel entwickelt, das aus Hyaluronsäure und Hydroxylapatit-Nanopartikeln besteht. Dieses Hydrogel wird direkt in geschwächte Knochenbereiche injiziert, wo es als Unterstützung wirkt, um die Knochenregeneration zu fördern und die Dichte zu verbessern.
In präklinischen Studien an Mausmodellen erhöhte das Hydrogel die Knochendichte in nur zwei Wochen um das Zwei- bis Dreifache. Es ist zu beachten, dass sich das Hydrogel perfekt in das Knochengewebe integriert, ohne Entzündungen oder Abstoßungen zu verursachen, und somit eine hervorragende Biokompatibilität aufweist.
Verbesserung der Ergebnisse mit Medikamentenkombinationen
Das Team untersuchte auch die Wirksamkeit des Hydrogels in Kombination mit herkömmlichen Osteoporose-Medikamenten. In Versuchen kombinierte sie das Hydrogel mit Parathormon, einem systemischen Stimulans des Knochenwachstums, und fügte in einigen Fällen das antiresorptive Medikament Zoledronat direkt zur Hydrogelformulierung hinzu.
Die Ergebnisse waren bemerkenswert: Die Knochendichte an der Injektionsstelle stieg in nur wenigen Wochen um das 4,8-fache. Pioletti erklärt: “Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass injizierbare Hydrogele mit lokalisierter Freisetzung von Antikatabolika die systemische anabole Therapie ergänzen und die lokale Knochendichte schnell erhöhen können.” Dieser duale Ansatz könnte Patienten mit hohem Frakturrisiko sofortige Unterstützung bieten, indem er die Vorteile einer schnellen lokalen Reparatur und einer langfristigen systemischen Behandlung kombiniert.
Die Wissenschaft hinter der Innovation
Die Wirksamkeit des Hydrogels liegt in seinem fortschrittlichen biomimetischen Design. Hyaluronsäure bietet eine flexible, hydrophile Struktur, die die natürliche Umgebung des Knochens nachahmt, so dass Knochenzellen infiltrieren und die Regeneration einleiten können. Hydroxylapatit-Nanopartikel replizieren die Knochenstruktur und stimulieren chemisch Osteoblasten (knochenproduzierende Zellen).$
Im Gegensatz zu herkömmlichen Knochenzementen, die starr und spröde sind, ist Hydrogel flexibel und injizierbar, so dass es sich an unregelmäßige oder komplexe anatomische Räume anpassen kann. Diese Anpassungsfähigkeit macht es nicht nur ideal für die Behandlung von Osteoporose, sondern auch für den potenziellen Einsatz bei der Knorpelreparatur und anderen orthopädischen Anwendungen.
Wie geht es weiter mit Flowbone Hydrogel?
Die ersten Ergebnisse sind zwar vielversprechend, basieren aber auf Tiermodellen. Der nächste Schritt werden klinische Studien am Menschen sein. Flowbone zielt darauf ab, das Hydrogel bei Patienten einzusetzen, bei denen das Risiko einer Fraktur besteht oder die eine bessere Knochenunterstützung für die Platzierung von Zahnimplantaten oder künstlichen Hüftgelenken benötigen.
“Der Weg bis zur Zulassung und klinischen Zulassung unseres Produkts ist noch lang. Glücklicherweise ist unsere Motivation stark und unerschütterlich! Sagte Régis Gauderon, einer der Forscher von Flowbone.
Wenn die Versuche am Menschen erfolgreich verlaufen, könnte das injizierbare Hydrogel von Flowbone die Osteoporose-Therapielandschaft verändern und eine schnelle, gezielte Knochenregeneration innerhalb von Tagen oder Wochen ermöglichen, anstatt Monate oder Jahre, wie es bei herkömmlichen Medikamenten erforderlich ist.
