Hydrogel wird Knochenimplantat der Zukunft
Laut ETH Zürich 97 Prozent aus Wasser und drei Prozent aus biologisch verträglichem Polymer
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Knochenbildende Zellen (violett) besiedeln neues Hydrogel (Foto: ethz.ch, Margherita Bernero) |
Zürich (pte012/02.03.2026/11:30)
Maßgeschneiderte Knochenimplantate der Zukunft sind aus einem neuartigen Hydrogel, das weich wie Pudding ist und sich mit der Zeit im Körper auflöst. Details zu ihrem aktuellen Forschungsprojekt haben die Experten der ETH Zürich in "Advanced Materials" veröffentlicht.
Lichtempfindliches Molekül
Das neue Hydrogel besteht zu 97 Prozent aus Wasser und lediglich zu drei Prozent aus einem biologisch verträglichen Polymer. Damit es sich verfestigen kann, haben die Forscher zwei spezielle Moleküle hinzugefügt: ein Verbindungsmolekül, das die Polymerketten miteinander verknüpft, und ein auf Licht reagierendes Molekül, das die Reaktion in Gang setzt, heißt es.
"Das Verbindungsmolekül ermöglicht eine schnelle Strukturierung im Submikrometerbereich von Hydrogelen. Zur Verknüpfung der Polymerketten kommt es, sobald Laserpulse von bestimmter Wellenlänge auf das Hydrogel auftreffen. Die bestrahlten Bereiche werden dabei sofort fest, während die nicht bestrahlten Teile später ausgewaschen werden können", so ETHZ-Doktorandin Wanwan Qiu.
Hohe Schreibgeschwindigkeit
Per Laserstrahl können die Experten beliebige Formen und Strukturen in das Hydrogel drucken, und zwar in sehr feiner Auflösung und äußerst präzise. Die Strukturen können nur gerade 500 Nanometer groß sein, betonen die Forscher. Hohe Schreibgeschwindigkeiten von bis zu 400 Millimeter pro Sekunde seien nicht nur möglich, sondern auch "ein neuer Weltrekord".
In ihrer Studie haben die Wissenschaftler unter anderem komplex strukturierte Hydrogels erzeugt, die wie echter Knochen aussehen und ein feines Netz von Knochenbälkchen aufweisen. Als Vorlage dienten Bilder aus der medizinischen Bildgebung. Die knochenbildenden Zellen haben im Reagenzglas das strukturierte Hydrogel rasch besiedelt und damit begonnen, Kollagen zu bilden - ein wichtiger Bestandteil des Knochens.
Die Tests hätten weiter gezeigt, dass das Material biokompatibel sei und die knochenbildenden Zellen nicht schädigt. Die Forscher haben das Basismaterial patentieren lassen und möchten es der medizinischen Industrie zugänglich machen. Ziel sei Forschers es, das Implantat bei der Reparatur von gebrochenen Knochen in der Klinik einzusetzen.
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