Du bruger en ældre browserversion. Brug en understøttet version for at få den bedste MSN-oplevelse.

Nyt knoglevæv produceres med lettilgængeligt grundstof

Ingeniøren's logo Ingeniøren 19-10-2017

»Hva skal vi leve af efter olien?« spørger Håvard Haugen.

Han er professor ved odontologisk fakultets afdeling for biomaterialer ved Universitetet i Oslo og er uddannet civilingeniør i procesteknik ved Imperial College i London med en doktorgrad i biomaterialer fra München.

Det var i München, han fik ideen til, hvordan det kunne være muligt at fremstille et stof, som kan erstatte knogler i menneskets skelet og få ny knoglevæv til at vokse ind i strukturen.

Nu er materialet udviklet, og kommercialiseringen i fuld gang, godt beskyttet af fem hovedpatenter.

Om dette er nok til at erstatte olieindtægterne, vil vi ikke gå ind i, men Haugen ønsker at starte en produktion i Oslo. Bare i USA er markedet på godt over to milliarder dollars årlig, og hans produkt er bedre. Hævder han i hvert fald selv.

Behov for nye knogler

»Det, vi har præsteret at fremstille, er så meget bedre end det, der bruges i dag,« siger han og holder nogle små lidt grå firkanter frem.

Men kan de virkelig være milliarder af kroner værd?

»Mangel på og skader i knogler er et stort problem for rigtig mange mennesker, og det kommer af mange forskellige lidelser og skader. Når knogler skal vokse sammen, skal knogleenderne have kontakt med hinanden. Nyt knoglevæv bygger ikke broer. Derfor må vi indsætte noget, som gør, at knogleenderne kan vokse sammen,« siger Haugen.

© Provided by Ingeniøren

Tab af knoglevæv i kæben efter infektioner er et stort brugsområde. Hvis man skal kunne indsætte kunstige tænder, skal stifterne have noget at fæstne sig i. Nutidens brug af koknogle giver svag genvækst af knogle. Det, som vokser i den porøse titanoxid, bliver meget stærkere. (Foto: Corticalis AS)

Han forklarer, at den traditionelle metode er at bruge knogler fra køer, som er præpareret til at kunne benyttes i mennesker. Men dette har klare ulemper. De bevirker nemlig, at der dannes nye knogleceller, som omslutter koknoglen, der har for lav porøsitet til, at der kan vokse nyt knoglevæv ind i den.

Det gør, at ‘reparationen’ ikke bliver specielt stærk.

Det er altså meget vanskeligt at indsætte implantater ved knoglereparationer, fordi de mangler styrke. Det er ikke bare knogleceller, som har vanskeligt ved at vokse ind i kobenet - der dannes heller ikke blodårer på reparationsstedet. Et eksempel kan være en kæbeoperation, efter at infektioner har ødelagt knoglevævet.

Titanoxid er nøglen

»Det, vi har forsket os frem til, er en meget porøs og stærk struktur baseret på titanoxid – TiO2, eller rutil, som mineralet hedder. Og det har vi rigtig meget af her i landet,« siger Haugen.

Haugen fortæller, at Norge allerede producerer 8 procent af verdensforbruget af titanoxid. Der arbejdes også med en ny rutilgrube ved Engebøfjellet, som indeholder 380 millioner ton af stoffet.

»Rutil er et fantastisk mineral. Vi bruger det overalt, ikke bare til at fremstille titanmetal. Det er en meget vigtig komponent i alle slags fyldstoffer, for eksempel maling, solcreme, mad og papir. Og fordi det er helt giftfrit, kan vi også bruge det i mad og medicin. Når du tager en hovedpinepille med paracetamol i, er det omkring 99 procent TiO2, du synker. Vi har spist mineralet i 50 år, så det er sikkert,« siger han.

Hvorfor ikke bruge stoffet til at lave knogleceller, tænkte Haugen for 13 år siden. Nu er han og hans medarbejdere i færd med at gennemføre kliniske studier. Dyreforsøgene er gået særdeles godt, og nu er menneskeforsøgene på trapperne.

Superenkelt

Når Haugen forklarer, hvad de har gjort, er det næsten latterligt enkelt. Men selv latterligt enkle innovationer er der jo nogen, der skal komme på først.

»Det, vi har gjort, er at tage udgangspunkt i en slags svamp lavet af polyuretan. Den dypper vi i en væske bestående af vand, TiO2-pulver og lidt syre. Så klemmer vi svampen sammen og lader den ekspandere i væsken. Så er polyuretansvampen dækket af væske. Derefter varmer vi svampen til 400 grader, og så brænder polyuretanet op. Derefter sintrer vi produktet ved 1500 grader. Så bliver det hårdt nok til at kunne bruges til, at nyt knoglemateriale kan vokse ind i det,« siger Haugen.

»Knogler har en kompressionsstyrke, som varierer mellem 2 og 12 MPa. Vort produkt er på 3,5 MPa, så det er mere end stærkt nok. Det vigtigste er, at det har en besynderligt høj porøsitet. Den er højere end 85 procent, og det gør, at knoglen har god plads til at vokse ind i den keramiske struktur og ikke bare rundt om,« siger Haugen.

© Provided by Ingeniøren

Udgangspunktet for det nye materiale, Håvard Haugen og hans medarbejdere har udviklet, er billigt norsk pulver af titanoxid. (Foto: Corticalis AS)

Det er ikke bare knogler, som kan vokse ind i Haugens opfindelse. Blodårerne følger også med. Der opstår såkaldt angiogenese, eller blodkardannelse. Det betyder, at den nye knoglestruktur, som vokser ind i det nye materiale, har en masse blodårer. Uden sådanne blodårer vil knoglen ikke kunne få tilført næringsstoffer og vil dø efter kort tid.

Ved ikke hvorfor

En ting, forskerne ikke kan forklare, er, hvorfor TiO2 er så velegnet. De har testet mange forskellige mineraler, men TiO2 skiller sig ud ved, at knogleceller og blodårer gladelig etablerer sig i det. Den samme vækst kan ikke observeres med andre oxider.

Markedet for kunstige knogler er enormt rundt om i verden. Det er et marked på mange milliarder kroner og stort set baseret på koknogler. En kilo af stoffet koster cirka 20.000 kroner.

Og markedet øges i takt med en aldrende befolkning. Brudskader, infektioner og andet gør, at det er nødvendigt at have ‘lappegrej’ til menneskeskelettet.

»Vi regner med, at vi, med de langt bedre egenskaber vores produkt har, har et produkt med højere værdi end det, lægerne har adgang til i dag. Derudover er det et kunstigt fremstillet produkt, så vi kan tilpasse det bedre. Vi er ikke afhængige af en kos skelet, men kan fremstille skræddersyede strukturer fra større blokke og forme dem med fræsning,« siger Haugen.

»Opfinderne har gjort en banebrydende opfindelse. De har gode resultater indtil videre, og potentialet for produkterne er store på globalt niveau,« siger adm. dir. i Inven2 AS Ole Kristian Hjelstuen.

Haugen og selskabet, han er medejer af, Corticalis AS, håber, at det nye materiale kommer på markedet i løbet af et år eller to, som erstatning for koknogler, som bruges i mennesker i dag. Men produktet er allerede CE-mærket, og de har faktisk lov til at sælge det nu.

»Produktet er udviklet sammen med kolleger ved afdelingen for biomaterialer i samarbejde med Inven2 AS, som er kommercialiseringsselskabet knyttet til Universitetet i Oslo og Oslo Universitetssykehus,« siger han.

Denne artikel blev først publiceret på tu.no.

Går det, som forskerne håber, bliver små beskedne stykker titanoxid som disse en stor norsk eksportartikel. Foto: ORV © Provided by Ingeniøren Går det, som forskerne håber, bliver små beskedne stykker titanoxid som disse en stor norsk eksportartikel. Foto: ORV

Jobopslag fra Jobfinder

image beaconimage beaconimage beacon