Projektkurzbeschreibung

Mikroskalige geometrisch und metallurgisch adaptierte Oberflächenstrukturen von Implantaten zur gezielten Simulation der osterogenen Differenzierung

Steckbrief

Eckdaten

Förderinstitution:
DFG
Laufzeit:
01.09.2017 bis 30.08.2020
Projektnummer:
RE 2755/47-1

Ansprechpartner am ISF

Foto des ISFInstitut für Schweißtechnik und Fügetechnik

In der Medizintechnik werden seit den 1960er Jahren routinemäßig metallische Implantate in Bereich der Orthopädie eingesetzt. Obwohl zum Beispiel das Hüftimplantat heute als ein sicheres Implantat gilt, kommt es noch zu Komplikationen, verursacht durch Implantat Partikel. Um eine bessere Osseointegration zu gewährleisten, werden die Oberflächenstrukturierung und deren Wechselwirkung mit den Zellen erforscht. Bislang gibt es zur Oberflächenbearbeitung durch Strahlen oder Ätzen nur empirische Studien, da die bisherigen Versuche untereinander nicht vergleichbar und die Strukturierung durch Strahlen oder Ätzen nicht präzise und reproduzierbar sind. Einer der meisteingesetzten Werkstoffe im Bereich der Implantate, stellt Ti6Al4V dar. Durch das Elektronenschweißverfahren kann die Oberfläche der Titanlegierung in einer periodischen Anordnung schnell und präzise Strukturiert werden. Durch den einheitlichen Schweißprozess können sowohl Parameter verglichen werden, als auch die Reaktion der Zellen auf die Oberfläche untersucht werden. Damit können Rückschlüsse der Zell-Implantat-Reaktion gezogen und Parameter für ein Ersatzmodell ermittelt werden. Das Ersatzmodell baut auf dem Surfi-Sculpt-Prozess auf mit dem die Oberflächen strukturiert werden. Das Modell soll unter anderem die Zusammenhänge zwischen Strahldurchmesser im Fokus, Position, Menge des Zusatzwerkstoffes, Frequenz, Figur beinhalten. Das Projekt beschäftigt sich des Weiteren mit einer Alternative für den gängigen Implantat Werkstoff Ti6Al4V. Untersucht werden inwieweit das Auflegieren von besonders zytokompatiblen Werkstoffen auf einen Grundkörper aus Ti6Al4V die Osseointegration unterstützend wirkt, ohne dabei die mechanischen Eigenschaften zu verschlechtern oder die Lebensdauer des Implantats zu verkürzen.