Höhere Verschleißfestigkeit und verbesserte Biokompatibiltät medizinischer Implantate

Von der Bayerischen Forschungsstiftung unterstütztes Entwicklungsprojekt verspricht auch sozioökonomische und ökologische Vorteile

Drei Jahre lang fördert die Bayerische Forschungsstiftung mit insgesamt 560.000 Euro ein vom Augsburger Lehrstuhl für Experimentalphysik IV federführend beantragtes Forschungsprojekt, das darauf zielt, die Biokompatibilität sowie die Verschleißfestigkeit medizinischer Implantate auf der Basis einer Titanlegierung am Beispiel einer neuentwickelten Kiefergesamtgelenk-Endoprothese zu verbessern und damit die Langzeitstabilität zu erhöhen. Projektpartner der Augsburger Materialwissenschaftler (Götz Thorwarth und Prof. Dr. Bernd Stritzker) sind das Münchner High-Tech Forschungszentrum am TUM-Klinikum Rechts der Isar (PD Dr. Dr. Robert Sader), die Augsburger AxynTeC Dünnschicht GmbH (Dr. Markus Kuhn) und die Peter Brehm Chirurgie-Mechanik GmbH in Weisendorf (Dr. Ulrich Holzwarth).

DLC-Gradientenschichten auf Titanendoprothesen

Konkret wird unter dem Projekttitel „DLC-Gradientenschichten auf Titanendoprothesen für den Kiefergelenkersatz“ von den vier Partnern daran gearbeitet, mit Hilfe eines innovativen Hybridverfahrens – der Arc-Beschichtung mit Plasmaimmersions-Ionenunterstützung DLC (diamond like carbon = Diamantähnliche Kohlenstoff) – Gradientenschichten auf die Titan-Basiswerkstoffe medizinischer Implantate aufzubringen, um damit sowohl deren Verschleißfähigkeit als auch deren Biokompatibilität wesentlich zu steigern.

Die Schichtsysteme werden an der Universität Augsburg und bei der Firma AxynTeC entwickelt und hinsichtlich ihrer physikalischen und tribologischen Eigenschaften charakterisiert. Die elektrochemischen Eigenschaften dieser Schichtsysteme werden vom Klinikum Rechts der Isar und von der Firma Peter Brehm Chirurgie-Mechanik vor allem unter den Aspekten der Biomechanik und der Biokompatibilität durch in-vitro Tests bestimmt.

Potentielle Übertragung auf den gesamten Orthopädiebereich

Ein erfolgreicher Abschluss dieses „Kiefergelenk-Projekts“ wird den Forschern die Möglichkeit eröffnen, das neue Produkt anschließend so zu modifizieren, dass es sich auch für den Einsatz bei anderen vergleichbaren medizinischen Anwendungen eignen wird. U. a. wird hier beispielsweise an die Rekonstruktion menschlicher Finger- und Zehengelenke gedacht, darüber hinaus liegt auch eine Übertragung der Ergebnisse auf den Orthopädiebereich im Bereich des Möglichen. Durch die direkte Projektbeteiligung zweier einschlägiger Firmen wird nach einem erfolgreichen Abschluss des Entwicklungsvorhabens auch der Transfer der neuen Endoprothesen in die industrielle Fertigung und damit die Markteinführung gewährleistet sein.

Kostenreduzierung und keine Umweltbelastung

Besonders betont wissen wollen die Projektpartner nicht zuletzt die sozioökonomischen und die ökologischen Aspekte des Projekts: Es ist zu erwarten, dass die optimierte Prozesstechnik aufgrund der geringen Verfahrenskosten und der Erhöhung der Biokompatibilität von Implantaten zu einer Reduzierung der Ausfallquote der Endoprothesen in der Einheilungsphase führen wird und damit natürlich auch zu einer signifikanten Kostenreduzierung. Unter ökologischen Gesichtspunkten schließlich hat das hier zum zuge kommende Beschichtungsverfahren den Vorteil, dass es sich bei ihm um einen rein physikalischen Prozess handelt, der keinerlei umweltbelastende Abfallprodukte verursacht.“

Kontakt:

Prof. Dr. Bernd Stritzker
Institut für Physik, Universität Augsburg
Lehrstuhl für Experimentalphysik IV
86135 Augsburg
Telefon: 0821/598-3400
stritzker@physik.uni-augsburg.de