Das durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) geförderte Verbundprojekt AntiStressShielding adressiert die klinische Problemstellung des sogenannten "Stress Shieldings", i. e. die Abschirmung mechanischer Spannungen. Dieses Phänomen tritt nach Implantation metallischer Hüftschaftprothesen im Knochengewebe auf, welches den Schaft umgibt. Aufgrund des deutlichen Steifigkeitsunterschieds zwischen metallischem Hüftschaftwerkstoff und Knochengewebe wird der wesentliche Anteil der unter Belastung entstehenden mechanischen Spannungen vom metallischen Hüftschaft aufgenommen. Die daraus resultierende reduzierte und unphysiologische mechanische Beanspruchung des umgebenden Knochengewebes führt langfristig zu Knochenabbau und einer verringerten Knochendichte. Dadurch kann schließlich die sogenannte aseptische Lockerung des Implantats, eine der Hauptursachen für Prothesenversagen und Grund für Revisionsoperationen, ausgelöst werden.

Ziel des Forschungsprojektes ist die experimentelle und numerische Überprüfung eines neuartigen Ansatzes für ein steifigkeitsreduziertes Hüftschaftimplantat mit deutlich verbesserter Osseointegration, um den Stress-Shielding-Effekt zu minimieren und eine langfristig stabile Verbindung zwischen Implantat und Knochenlager zu erreichen. Hierzu wird in Zusammenarbeit mit dem Institut für Eisenhüttenkunde (IEHK) der RWTH Aachen eine β-Titanlegierung mit einer extrem geringen Werkstoffsteifigkeit eingesetzt. Zusätzlich wird auch die Bauteilsteifigkeit des Hüftschaftes durch eine maßgeschneiderte Gitterstruktur minimiert (Abb. 1a). Dies wird durch ein selektives Laserschmelzverfahren erreicht. Zur Verbesserung der Osseointegration wird die Implantatoberfläche organochemisch funktionalisiert (Abb. 1b). Durch die Funktionalisierung wird die Immobilisierung bioaktiver Moleküle auf der Oberfläche ermöglicht, wodurch die Zelladhäsion sowie die osteogene Differenzierung von Stammzellen gefördert werden sollen. Bei einem späteren Einsatz in vivo könnte dadurch die Knochenneubildung deutlich beschleunigt und eine stabile Integration des hinsichtlich Steifigkeit angepassten Implantates in das umliegende Hartgewebe erreicht werden.