Langzeit-Schutz für Implantate

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Durch eine neue Beschichtungstechnik kann bei künstlichen Hüftgelenken der Knochen direkt am keramischen Implantat anwachsen. Der Patient profitiert, da weniger Knochen entfernt werden muss. Auf der O&S wurde die Innovation mit dem Stuttgarter Oberflächentechnik-Preis 2014 ausgezeichnet.

Immer jünger werdende Patienten erfordern die Entwicklung neuer künstlicher Hüftgelenke mit verbesserten Langzeit-Eigenschaften. Nicht zementierte Gelenkskomponenten zeichnen sich durch eine bessere Biokompatibilität und eine geringere Knochenresektion im Vergleich zu zementierten Komponenten aus. Stand der Technik bezüglich zementfreier Hüftgelenke sind Metall-Pfannen mit einer porösen Struktur auf der Rückseite, um das Einwachsen des Knochens zu begünstigen.

Eine mögliche Verbesserung für den Patienten wäre es, die notwendige Knochenresektion auf ein Minimum zu reduzieren. Dies geschieht auch durch die Entwicklung einer implantierbaren Vollkeramik-Pfanne. Um das Einwachsen des Knochens an der Rückseite der Schale zu gewährleisten, ist eine speziell angepasste Beschichtung unverzichtbar.

Partielle Beschichtung keramischer Implantate

Durch die Kooperation der CeramTec GmbH und der Medicoat AG ist es gelungen, die Oberfläche von keramischen Hüftpfannen partiell mit einer fest haftenden Titanbeschichtung zu versehen. Hierdurch ergibt sich ein neues Konstruktionsprinzip, das die Wanddicke des kompletten Gelenksatzes reduziert. Der Patient profitiert, da weniger Knochen entfernt werden muss und die Freisetzung von kritischen Metallionen verhindert werden kann.

Das Verfahren wurde am 24. Juni 2014 im Rahmen der Internationalen Fachmesse für Oberflächen & Schichten O&S mit dem Stuttgarter Oberflächentechnik-Preis 2014 ausgezeichnet. Neben der Medizintechnik ergeben sich für den thermischen Spritzprozess weitere Anwendungsgebiete, wie zum Beispiel die Beschichtung von Keramik mit Kupfer für den Einsatz im Elektronik-Bereich.

Verbundsystem von belebte und unbelebter Materie

Auf die begrenzte Funktionsdauer von Implantaten und die Schwierigkeit, ein Verbundsystem zwischen unbelebter und belebter Materie herzustellen, geht Springer-Autor Ulrich Witzel im Kapitel "Langfristige Verankerung künstlicher Gelenke - kann das gut gehen?" ein. Im Gegensatz zu einem biologischen System verliert demnach ein einfaches technisches Lager vom Zeitpunkt seiner Inbetriebnahme ständig an Qualität bis es schließlich versagt und eventuell ausgetauscht werden muss.

Das Vorbild der Natur wird daher im Rahmen der Bionik intensiv erforscht. Ein biologisches Lager besitzt regenerative Eigenschaften und betreibt nach einem speziellen System einen vorteilhaften Zellaustausch, der in vielen Fällen bei günstigen Voraussetzungen über einhundert Jahre Einsatzdauer gewährleistet, so Witzel.