Autor: Fanny Pohontsch

#diensttalk mit Matthias Ahlhelm über keramischen Knochenersatz und dessen Potenziale durch Gefrierschäumen und 3D-Druck

13.5.2019

Das Mitarbeiterporträt am Dienstag. Beim #diensttalk geben Mitarbeiter einen kleinen Einblick hinter die Kulissen von Europas größter Einrichtung für Keramikforschung und verraten, was sie bei ihrer Forschung antreibt.

Was steht auf deiner Visitenkarte?

Dr.-Ing. Matthias Ahlhelm, Formgebung.

 

Bitte beschreibe kurz: Wie bist du zum IKTS gekommen?

Bis 2009 habe ich in Clausthal-Zellerfeld Chemie studiert. Meine Lieblingsthemen waren damals schon anorganische und Biomaterialien – und eben auf diese habe ich mich hier am Fraunhofer IKTS fokussiert. Im gleichen Jahr bin ich also nach Dresden gezogen und ans Institut gekommen. 2015 promovierte ich dann auch über die TU Clausthal am IKTS.

 

Zu welchem Thema?

In meiner Dissertation ging es damals um die Entwicklung zellularer keramischer Strukturen über das Verfahren der Gefrierschäumung für diverse Anwendungen. Dazu zählen z. B. Feuerleichtprodukte, aber auch Metal-Organic-Frameworks (MOFs) für die Gasspeicherung oder – und das liegt mir persönlich am Herzen – keramischer Knochenersatz.

 

Keramik ist als Zahnersatz bekannt, aber als Knochenimplantat werden in der Chirurgie bislang doch meist Metalle eingesetzt. Welche Perspektive bietet da die Keramik?

Keramik ist generell sehr robust und korrosionsbeständig. Dauerhafter Kontakt mit salz- oder eiweißhaltigem Blut oder Körpergewebe löst in der Regel keine allergischen Reaktionen aus. Mit keramischen Formgebungsverfahren erreichen wir zudem Strukturen, deren Aussehen und Verhalten einem echten Knochen sehr ähneln.

 

Wie ist das möglich?

Keramik besitzt je nach Material und Verarbeitung eine faszinierende Eigenschaftsvielfalt. Mit der Gefrierschäumung zum Beispiel lassen sich schwammartige, poröse Strukturen realisieren. Kombinieren wir diese mit einer dichten Hülle, die anhand von digitalen Datensätzen aus bildgebenden Verfahren patientenspezifisch aus dem 3D-Drucker kommt, liegt uns individueller Knochenersatz vor.

 

Der Patient profitiert also von …

... passgenauen Implantaten und weniger allergischen Reaktionen. Das könnte Folgeoperationen ausschließen, die mit Schmerzen und Krankenhausaufenthalten verbunden sind. Unsere Biokeramiken wären auch dazu befähigt, im Körper langfristig abgebaut und durch eigenes Knochengewebe ersetzt werden zu können.

 

Noch ein Funfact zu dir: Heute bist du Wissenschaftler – war das auch dein Berufswunsch als Kind?

Als Kind wollte ich immer gerne Astronaut werden und ins All. Keramik wird in der Luft- und Raumfahrttechnik häufig eingesetzt. So weit bin ich heute also gar nicht davon entfernt und wer weiß, vielleicht komme ich doch einmal dort hoch.

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Dr. Matthias Ahlhelm ist Experte für keramischer Knochenersatz. Über Formgebungsverfahren wie das Gefrierschäumen in Kombination mit dem 3D-Druck kann er personalisierte Knochenstrukturen anfertigen. Im Video zeigt er uns, was dies für Vorteile in der Medizin und für den Patienten bietet.

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