Technische Universität Dresden

Steckbrief:

Name des Vorhabens:

VoroBone - Voronoistruktur-basierte individuell lastangepasste Implantate aus polymeren Knochenersatzmaterialien

Zeitraum:

11.08.2025 – 31.12.2027

Förderfähige Gesamtkosten:

767.057 €

EU-Betrag:

460.234 €

Ort:

Dresden

Interventions­kategorie:

012 - Forschungs- und Innovationstätigkeiten, darunter auch Vernetzung, in öffentlichen Forschungszentren, Hochschuleinrichtungen und Kompetenzzentren (industrielle Forschung, experimentelle Entwicklung, Durchführbarkeitsstudien)

Förderrichtlinie:

02415 - EFRE/JTF RL Forschung InfraProNet 2021-2027 – Teil EFRE

Fördergegenstand:

2229 - Forschungsprojekte, anwendungsnahe

Spezifisches Ziel:

RSO1.1 - Entwicklung und Ausbau der Forschungs- und Innovationskapazitäten und der Einführung fortschrittlicher Technologien

Zweck und Errungenschaft:

Das zentrale Ziel dieses Vorhabens ist die Erforschung nichtmetallischer, individueller Knochenersatzimplantate mit einem neuartigen, gesteigerten Maß an Funktionsintegration durch den Einsatz definierter, zellularer Strukturen auf Basis von Voronoi-Diagrammen. Obwohl Titan als etabliertes Implantatmaterial eine hohe Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit und Biokompatibilät aufweist, führt seine im Vergleich zum menschlichen Knochen wesentlich höhere Steifigkeit zu mechanischen Spannungen an der Grenzfläche zum Knochen, was langfristig Probleme verursachen kann. In der jüngeren Forschung werden alternative Materialien wie PMMA, Keramiken und PEEK untersucht, die eine knochenähnliche Steifigkeit bieten und z.B. das Risiko von Lockerungen verringern kann. Im Vorhaben erfolgt für solche Materialien die Untersuchung der Struktur-Eigenschaftsbeziehungen von Voronoi-Gitterzellformen. Zudem werden Methoden zur anwendungsorientierten Entwicklung individuell an die biologischen Randbedingungen angepassten zellularen Knochenersatzimplantaten mit gesteigerter Funktionsintegration erforscht. Hauptschwerpunkt ist dabei der Einsatz von Topologieoptimierung zur Darstellung lastangepasster gradierter Gitterstrukturen auf Voronoi-Basis. Dadurch soll eine patientenspezifische Gestaltung, eine gesteigerte Osseointegration sowie eine an den Knochen angepasste Steifigkeit erreicht werden.

Fonds:

EFRE