Entzündungsreaktionen im biomaterialassoziierten Kontext

Entzündung (Inflammation) bezeichnet eine komplexe, primär protektive Reaktion des Gewebes auf schädigende Reize wie Pathogene, Gewebetrauma oder Fremdmaterialien. Für die Werkstofftechnik ist insbesondere die biomaterialassoziierte Entzündung von zentraler Bedeutung, da sie die Biokompatibilität und Funktionsdauer implantierbarer Werkstoffe maßgeblich bestimmt.

Akute Entzündungen sind charakterisiert durch vaskuläre Permeabilitätssteigerung, Rekrutierung von neutrophilen Granulozyten und Monozyten/Makrophagen sowie die Freisetzung pro‑inflammatorischer Mediatoren (z.B. TNF‑α, IL‑1β, IL‑6). Bei Implantaten wird die frühe Phase zusätzlich durch Proteinadsorption an die Materialoberfläche (Vroman-Effekt) gesteuert, welche die weitere Zelladhäsion, Phagozytoseversuche und die Ausbildung von Fremdkörperriesenzellen kontrolliert.

Chronische Entzündungen entstehen, wenn der auslösende Reiz – etwa nicht resorbierbare oder korrodierende Materialien, Abriebpartikel oder degradationsbedingte pH‑Verschiebungen – persistiert. Typisch sind dann Makrophagen‑Dominanz, Fibroblastenaktivierung und die Ausbildung einer fibrösen Kapsel. Diese Reaktionen beeinflussen Osseointegration, Gewebeintegration oder Barrierebildung um Implantate und sind daher zentrale Designkriterien für Oberflächenchemie, Topographie und Beschichtungen.

Werkstoffseitig werden entzündliche Reaktionen durch chemische Zusammensetzung, Korrosionsprodukte, Partikelgeneration, mechanische Mismatch‑Spannungen und interfaciale Energie gesteuert. Moderne Strategien zielen auf immunmodulierende Materialien, die Makrophagenpolarisation (M1/M2), Zytokinprofile und Heilungsverlauf gezielt beeinflussen, um die Balance zwischen notwendiger Abwehrreaktion und gewebeschonender Regeneration zu optimieren.

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