Mit Keramik gegen Verschleiss – Im Nano-Argovia-Projekt Promucola wird eine Keramikbeschichtung von Titanimplantaten untersucht

Im Nano-Argovia-Projekt Promucola entwickeln Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler eine keramische Beschichtung für Titanimplantate, um diese besser vor Verschleiss zu schützen.

Die Proben werden mithilfe der Plasmaspray-Methode mit einer Keramikschicht versehen, die dann genauestens untersucht und nachbehandelt wird.

Gelenkimplantate werden häufig aus metallischen Materialien wie Kobalt-Chrom-Legierungen hergestellt, da diese die Anforderungen an Stabilität gut erfüllen. Es kann jedoch bei deren Einsatz zu allergischen Reaktionen kommen, die Probleme verursachen und sogar zum Verlust des Implantats führen können. Titanimplantate, wie sie heutzutage bereits in der Zahnmedizin verwendet werden, könnten aufgrund ihrer guten Verträglichkeit sowie ihrer mechanischen Festigkeit auch als Gelenkimplantat verwendet werden. Allerdings ist der Verschleiss einer unbehandelten Titanoberfläche unter fortdauernder Bewegung, wie dies bei einem Knie-, Schulter- oder Ellenbogengelenk der Fall ist, zu gross.

Enge Zusammenarbeit
Ein interdisziplinäres Team unter Leitung von Professor Dr. Michael de Wild von der Hochschule für Life Sciences (FHNW) entwickelt nun im Nano-Argovia-Projekt Promucola eine robuste keramische Beschichtung, die Titanimplantate gegenüber Verschleiss schützt. Dabei forschen die Wissenschaftler der Hochschule für Life Sciences in enger Zusammenarbeit mit dem neuen Technologietransfer-Zentrum ANAXAM (Villigen) und der Firma Orchid Orthopedics Switzerland GmbH (Baden-Dättwil).

Geplant ist, eine Keramikschicht mithilfe der Plasmaspray-Methode auf das Titanimplantat aufzubringen. Dabei wird die biokompatible Pulvermischung erhitzt und anschliessend auf das Implantat gesprüht. Aufgrund des schnellen Abkühlens entstehen auf der Oberfläche nicht nur gewünschte Schichten, sondern auch metastabile Phasen, welche die Härte und Abriebfestigkeit beeinflussen. In dem Projekt wird nun untersucht, unter welchen Bedingungen sich diese metastabilen Schichten bilden und wie sie sich anschliessend entfernen oder stabilisieren lassen. Basierend auf diesen Ergebnissen wird die Herstellung optimiert und ein Prozess für die Nachbehandlung der Implantate entwickelt.

Dank der modernen Materialanalytik, die über die Beteiligung des Technologietransfer-Zentrums ANAXAM gewährleistet ist, können die beschriebenen Untersuchungen auch im Industriemassstab durchgeführt werden.

«Wir hoffen mit diesem Projekt, die Möglichkeiten der plasma-basierten Keramikbeschichtung weiter ausschöpfen zu können und damit in der Lage zu sein, Titanimplantate mit einer robusten keramischen Oberfläche auszustatten, die das Implantat vor Verschleiss schützt.»

Dr. Armando Salito, Director of Coating Innovation,
Orchid Orthopedics Switzerland GmbH

 

Weitere Informationen:

Orchid Orthopedics Switzerland GmbH
ANAXAM
Hochschule für Life Sciences (FHNW)