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Selbstheilende Bio-Beschichtung für Knochenimplantate aus Magnesium
Forschende haben eine multifunktionale Beschichtung aus Keratin und einem biobasierten Metall-organischen Gerüst (Bio-MOF) entwickelt. Auf Magnesiumlegierungen aufgebracht, vereint sie Korrosionsschutz, Selbstheilung und Bioaktivität – ideale Voraussetzungen für biologisch abbaubare Knochenimplantate.
Biologisch abbaubare Knochenimplantate aus Magnesiumlegierungen erfordern multifunktionale Beschichtungen, die gleichzeitig Korrosionsschutz, Bioaktivität und Selbstheilung bieten. Ein Forschungsteam um Moeini Pour und Kharaziha hat hierfür eine Verbundbeschichtung aus Keratin und einem biobasierten Metall-organischen Gerüst (Bio-MOF) entwickelt und mittels Elektrosprühverfahren auf die Magnesiumlegierung AZ91 aufgebracht. Das Keratin wurde dabei aus Taubenfedern extrahiert, während das Bio-MOF mithilfe von Kupfer und Curcumin als Ligand synthetisiert wurde.
Im Rahmen der Untersuchung wurden Beschichtungen mit unterschiedlichen Elektrosprühzeiten (1, 2 und 3 h) hergestellt und charakterisiert. Die Beschichtungen zeigten ein ausgeprägtes Selbstheilungsverhalten, das auf die reversible Vernetzung des Keratins sowie auf eine kontrollierte Curcumin-Freisetzung zurückgeführt wird.
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Antioxidative und osteogene Eigenschaften
Die optimierte Variante M-(K/MOF)2 erwies sich als besonders leistungsfähig: Sie erreichte innerhalb von 24 h eine Radikalinhibierung von 77 ± 2 % und zeigte damit deutliche antioxidative Aktivität. Darüber hinaus belegten In-vitro-Tests sowohl eine ausgeprägte Bioaktivität als auch eine hohe Zytokompatibilität und osteogenes Potenzial – wichtige Voraussetzungen für die Knochenregeneration.
Die Kombination aus Keratin und Bio-MOF erwies sich als synergistisch: Während das Keratin die Selbstheilungsfähigkeit und mechanische Stabilität ermöglicht, sorgt das Bio-MOF für die kontrollierte Wirkstofffreisetzung und unterstützt die bioaktiven Eigenschaften.
Perspektive für biomedizinische Anwendungen
Insgesamt verbinden die M-(K/MOF)-Verbundbeschichtungen Korrosionsschutz, Bioaktivität und Selbstheilung in einem einzigen System. Damit bieten sie eine vielversprechende Grundlage für die Weiterentwicklung biologisch abbaubarer Knochenimplantate auf Magnesiumbasis. Die Nutzung natürlicher und biobasierter Rohstoffe wie Keratin aus Federn und Curcumin unterstreicht zudem den Trend hin zu nachhaltigen Lösungen in der biomedizinischen Beschichtungstechnologie.
Quelle: Moeini Pour, F. et al. Engineering a self-healable and bioactive keratin/bio-MOF coating on magnesium alloy for potential bone tissue engineering. Prog. Org. Coat. 110216 (2026). https://doi.org/10.1016/j.porgcoat.2026.110216
