Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Saarbrücker Werkstoffwissenschaftler optimieren Titanimplantate

03.11.2000


Neue Erkenntnisse in der Forschung zur Herstellung maßgeschneiderter Titanimplantate ziehen erneute DFG-Förderung nach sich

Das neue, von der DFG genehmigte Schwerpunktprogramm 1100 zum Thema "Grenzflächen zwischen Werkstoff und Biosystem" wurde von Professor Dr. Jürgen Breme, Lehrstuhl für Metallische Werkstoffe, Universität des Saarlandes, mitinitiiert. Die DFG unterstützt im Rahmen dieses Schwerpunktprogramms zwei neue Projekte der Saar-Uni. Sie schließen direkt an das Projekt "Einfluss der Oberflächenzusammensetzung und -struktur auf die Wechselwirkung lebende/tote Materie bei Titanwerkstoffen" an, das von April 1997 bis Juli 2000 durch die DFG gefördert wurde und erfolgreich zum Abschluss kam.

In diesem ersteren interdisziplinären Projekt sollten vor allem klinische Probleme bei Werkstoffen für Langzeitimplantate, wie etwa Gefäßprothesen, Zahnimplantate oder Hüftgelenksprothesen, durch nachhaltige Verbesserung gelöst werden. Als besonders gut geeigneter Werkstoff hat sich das biokompatible Titan herausgestellt. An die Titan-Implantate werden in der Praxis unterschiedliche Anforderungen gestellt. Körperzellen müssen sich entweder fest an den Werkstoff anlagern und mit ihm "verwachsen" (Zahnimplantate, Hüftgelenksprothesen) oder aber vom Werkstoff "Abstand halten" wie bei Gefäßprothesen, die dauerhaft in Adern eingepflanzt werden, um diese offen zu halten und Ablagerungen zu vermeiden.
Dem Saarbrücker Forscherteam um Professor Dr. Breme ist der Nachweis gelungen, dass diese unterschiedlichen Reaktionen von menschlichen Zellen durch das nur wenige Nanometer dünne Oberflächenoxid der Titanwerkstoffe verursacht werden. Titan reagiert sofort im Kontakt mit Sauerstoff und bildet eine sehr gleichmäßige und geschlossene Schicht aus Titanoxid. Eine aufgerauhte Struktur mit Rillen fördert die Zellanlagerung - die Zellen strecken sich regelrecht aus und verankern sich fest mit dem Werkstoff.

Innerhalb des neu anlaufenden Schwerpunktprogramms "Grenzflächen zwischen Werkstoff und Biosystem", das auf eine Laufzeit von 6 Jahren ausgelegt ist, wurden dem Lehrstuhl für Metallische Werkstoffe zwei weitere Projekte mit einer Gesamtsumme von DM 468.000,- für das 1. Jahr genehmigt. Nun eröffnet sich den Saarbrücker Forschern die Möglichkeit, ihr Wissen über den oberflächennahen Bereich von Biomaterialien im Kontakt mit unterschiedlichen Körpermedien (Körperflüssigkeit, Blut) zu vertiefen. Neue Erkenntnisse können dann zur Herstellung maßgeschneiderter Titan-Implantatwerkstoffe mit besonderen Zellreaktionen genutzt werden.

Das eine Projekt "Entwicklung eines Verbundwerkstoffes mit funktionellen Oberflächen-Strukturen (Lotuseffekt) in Kombination mit funktionellen Beschichtungen zur Optimierung der hämokompatiblen bzw. thrombogenen Eigenschaften" wird feder-führend von Dr. Volker Biehl (Lehrstuhl Prof. Breme, Metallische Werkstoffe) geleitet. Ziel ist es, die in Wechselwirkung zum Blut stehenden Oberflächen so zu optimieren, dass je nach Anwendung entweder eine Blutgerinnung (Thrombenbildung) vermieden wird (hämokompatible Stents als Gefäßprothesen) oder ein thrombogenes (klumpenbildendes) Verhalten erreicht werden kann. Die Titanoxidschicht wird beispielsweise hinsichtlich ihrer elektrischen Leitfähigkeit verändert, und die dann auftretenden Zellreaktionen charakterisiert. Die Werkstoffe mit den entsprechenden gezielt hergestellten Oberflächenflächenstrukturen und/oder -zusammensetzungen werden vom Lehrstuhl für Metallische Werkstoffe zur Verfügung gestellt. Die hämokompatiblen bzw. thrombogenen Eigenschaften werden von Professor Dr. Ulrich Theo Seyfert, Abteilung für klinische Haemostaseologie und Transfusionsmedizin der Universität des Saarlandes, bestimmt.

Das andere Projekt "Struktur und modifikationsabhängige Einstellung der Grenzflächen an Titanbasiswerkstoffen zum Hartgewebe" wird federführend von Dr. Eva Eisenbarth (Lehrstuhl Prof. Breme, Metallische Werkstoffe) geleitet. Die Werkstoffoberfläche soll in diesem Projekt im makroskopischen, mikroskopischen und im Nanobereich strukturiert werden. Beschichtungen auf Titanoxidbasis zur Variation der Oberflächenzusammensetzung sollen mit Hilfe von verschiedenen Methoden (MOCVD-, PVD-, Sol-Gel-Verfahren) erfolgen. Ziel des Projektes wird die Definition biologisch relevanter Charakteristika der Grenz-Fläche sein, die mit den unterschiedlichen Werkstoffeigenschaften und Oberflächenparametern in Zusammenhang stehen.

Da das Schwerpunktprogramm interdisziplinär angelegt ist, werden beide Projekte in Zusammenarbeit mit dem Lehrstuhl für Experimentelle Zahnmedizin (Professor Dr. R. Thull) der Universität Würzburg bearbeitet.

Tamara Weise | idw

Weitere Berichte zu: DFG Metallisch Schwerpunktprogramm

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Materialwissenschaften:

nachricht Beschichtung lässt Muscheln abrutschen
18.08.2017 | Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg

nachricht PKW-Verglasung aus Plastik?
15.08.2017 | Technische Hochschule Mittelhessen

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Materialwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Platz 2 für Helikopter-Designstudie aus Stade - Carbontechnologie-Studenten der PFH erfolgreich

Bereits lange vor dem Studienabschluss haben vier Studenten des PFH Hansecampus Stade ihr ingenieurwissenschaftliches Können eindrucksvoll unter Beweis gestellt: Malte Blask, Hagen Hagens, Nick Neubert und Rouven Weg haben bei einem internationalen Wettbewerb der American Helicopter Society (AHS International) den zweiten Platz belegt. Ihre Aufgabe war es, eine Designstudie für ein helikopterähnliches Fluggerät zu entwickeln, das 24 Stunden an einem Punkt in der Luft fliegen kann.

Die vier Kommilitonen sind im Studiengang Verbundwerkstoffe/Composites am Hansecampus Stade der PFH Private Hochschule Göttingen eingeschrieben. Seit elf...

Im Focus: Wissenschaftler entdecken seltene Ordnung von Elektronen in einem supraleitenden Kristall

In einem Artikel der aktuellen Ausgabe des Forschungsmagazins „Nature“ berichten Wissenschaftler vom Max-Planck-Institut für Chemische Physik fester Stoffe in Dresden von der Entdeckung eines seltenen Materiezustandes, bei dem sich die Elektronen in einem Kristall gemeinsam in einer Richtung bewegen. Diese Entdeckung berührt eine der offenen Fragestellungen im Bereich der Festkörperphysik: Was passiert, wenn sich Elektronen gemeinsam im Kollektiv verhalten, in sogenannten „stark korrelierten Elektronensystemen“, und wie „einigen sich“ die Elektronen auf ein gemeinsames Verhalten?

In den meisten Metallen beeinflussen sich Elektronen gegenseitig nur wenig und leiten Wärme und elektrischen Strom weitgehend unabhängig voneinander durch das...

Im Focus: Wie ein Bakterium von Methanol leben kann

Bei einem Bakterium, das Methanol als Nährstoff nutzen kann, identifizierten ETH-Forscher alle dafür benötigten Gene. Die Erkenntnis hilft, diesen Rohstoff für die Biotechnologie besser nutzbar zu machen.

Viele Chemiker erforschen derzeit, wie man aus den kleinen Kohlenstoffverbindungen Methan und Methanol grössere Moleküle herstellt. Denn Methan kommt auf der...

Im Focus: Topologische Quantenzustände einfach aufspüren

Durch gezieltes Aufheizen von Quantenmaterie können exotische Materiezustände aufgespürt werden. Zu diesem überraschenden Ergebnis kommen Theoretische Physiker um Nathan Goldman (Brüssel) und Peter Zoller (Innsbruck) in einer aktuellen Arbeit im Fachmagazin Science Advances. Sie liefern damit ein universell einsetzbares Werkzeug für die Suche nach topologischen Quantenzuständen.

In der Physik existieren gewisse Größen nur als ganzzahlige Vielfache elementarer und unteilbarer Bestandteile. Wie das antike Konzept des Atoms bezeugt, ist...

Im Focus: Unterwasserroboter soll nach einem Jahr in der arktischen Tiefsee auftauchen

Am Dienstag, den 22. August wird das Forschungsschiff Polarstern im norwegischen Tromsø zu einer besonderen Expedition in die Arktis starten: Der autonome Unterwasserroboter TRAMPER soll nach einem Jahr Einsatzzeit am arktischen Tiefseeboden auftauchen. Dieses Gerät und weitere robotische Systeme, die Tiefsee- und Weltraumforscher im Rahmen der Helmholtz-Allianz ROBEX gemeinsam entwickelt haben, werden nun knapp drei Wochen lang unter Realbedingungen getestet. ROBEX hat das Ziel, neue Technologien für die Erkundung schwer erreichbarer Gebiete mit extremen Umweltbedingungen zu entwickeln.

„Auftauchen wird der TRAMPER“, sagt Dr. Frank Wenzhöfer vom Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI) selbstbewusst. Der...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Die Zukunft des Leichtbaus: Mehr als nur Material einsparen

23.08.2017 | Veranstaltungen

Logistikmanagement-Konferenz 2017

23.08.2017 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - Oktober 2017

23.08.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Spot auf die Maschinerie des Lebens

23.08.2017 | Biowissenschaften Chemie

Die Sonne: Motor des Erdklimas

23.08.2017 | Physik Astronomie

Entfesselte Magnetkraft

23.08.2017 | Physik Astronomie