Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Ganz wie der eigene Knochen: Forscher entwickeln Herstellungsverfahren für poröse Implantate

21.05.2012
Abgeschaut bei der Kunststoffindustrie

Knochenersatz wie eine künstliche Hüfte muss vielen Ansprüchen genügen: Implantate müssen verträglich und haltbar sein, ähnliche Eigenschaften haben wie der Knochen und sich gut mit diesem verbinden.

Titan ist wegen seiner guten Bioverträglichkeit seit langem als Implantatmaterial im Einsatz. Ingenieure arbeiten daran, die Eigenschaften der Titanmaterialien immer weiter zu verbessern und die Herstellungsverfahren speziell für poröse Implantatwerkstoffe zu optimieren.

Sie schauten bei der Kunststoffindustrie ab und nutzen erfolgreich das „Metal Injection Moulding“. Darüber berichtet RUBIN, das Wissenschaftsmagazin der Ruhr-Universität, in seiner aktuellen Ausgabe.

Poröse Materialien sind dem Knochen ähnlicher

Massives Titan ist wesentlich steifer als menschlicher Knochen. Die unterschiedliche Elastizität von Implantat und umgebendem Knochen kann auf Dauer dazu führen, dass sich Implantate lockern. Vor einigen Jahren entwickelten die Jülicher Forscher der Arbeitsgruppe Pulvermetallurgie um Dr. Martin Bram (Institut für Energie- und Klimaforschung IEK-1: Werkstoffsynthese und Herstellungsverfahren am Forschungszentrum Jülich, RUB-Prof. Dr. Detlev Stöver) daher poröse Implantatmaterialien aus Titan, die dem natürlichen Knochen ähnlicher sind. Auch er ist im Innern porös, und dank der Poren verbindet sich der gesunde Knochen fester mit dem Implantat. Die Herstellung solcher Implantate war bislang allerdings aufwendig und für große Stückzahlen nur bedingt geeignet. Deswegen schauten die Ingenieure bei der Kunststoffindustrie ab.

Automatisierte Herstellung

Sie nutzen ein Verfahren namens Metal Injection Moulding. Dabei wird eine Mischung aus Metallpulver, Platzhalterpartikeln (z.B. Salz) und Binder (z.B. Paraffin und Polyethylen) durch eine Schnecke in eine Form transportiert und darin verdichtet. Die Platzhalterpartikel sorgen für die gewünschten Poren. Nach der Verdichtung werden Binder und Platzhalter in mehreren Schritten entfernt. Paraffin verschwindet im Lösemittelbad, der Platzhalter im Wasserbad, Polyethylen beim Erhitzen durch thermische Zersetzung. Die mechanische Festigkeit des Implantats wird durch einen Sinterprozess erreicht. Auf diese Weise ist es gelungen, die Formgebung des porösen Implantats zu automatisieren. Diese Ergebnisse ermutigten die Forscher zu einem weiteren Schritt bei der Nutzung des MIM-Verfahrens. Sie stellten auch Implantate her, bei denen ein Teil porös, der andere aber dicht ist, und auch das gelang. Tests mit adulten Stammzellen im Berufsgenossenschaftlichen Universitätsklinikum Bergmannsheil ergaben, dass Knochenzellen in die Poren des Werkstoffs einwachsen und darin überlegeben – unabhängig vom Herstellungsverfahren.

Themen in RUBIN Frühjahr 2012

In RUBIN Frühjahr 2012 finden Sie außerdem folgende Themen: Leuchtende Nanopartikel aus der Mikrowelle; Griechische Wissenschaft in Arabischer Sprache; Was die Materie zusammenhält; Gen-Getümmel im Ozean - Forscher entschlüsseln die Funktion unbekannter Proteine; „Wat hasse gesacht?“ – Sprachwissenschaftler nehmen das Ruhrdeutsch von heute und damals unter die Lupe; Pantomime der Roboter; Ganz wie der eigene Knochen – Materialforscher entwickeln Herstellungsverfahren für poröse Implantate; Schüler testen – aber richtig; Mit dem Eiswürfel ins ferne Weltall schauen; Batterie entsalzt Meerwasser. RUBIN ist zum Preis von 4,- Euro in der Stabsstelle für Strategische PR und Markenbildung der RUB erhältlich und online unter http://www.rub.de/rubin.

Weitere Informationen

Dr. Martin Bram, Abteilung Werkstoffe für Brennstoffzellen (IEK-1, Prof. Dr. Detlev Stöver), Forschungszentrum Jülich GmbH, Wilhelm-Johnen-Straße, 52428 Jülich, Tel. 02461/61-6858, m.bram@fz-juelich.de

Redaktion: Meike Drießen

Dr. Josef König | idw
Weitere Informationen:
http://www.rub.de/rubin

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: 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...

Im Focus: Mit Barcodes der Zellentwicklung auf der Spur

Darüber, wie sich Blutzellen entwickeln, existieren verschiedene Auffassungen – sie basieren jedoch fast ausschließlich auf Experimenten, die lediglich Momentaufnahmen widerspiegeln. Wissenschaftler des Deutschen Krebsforschungszentrums stellen nun im Fachjournal Nature eine neue Technik vor, mit der sich das Geschehen dynamisch erfassen lässt: Mithilfe eines „Zufallsgenerators“ versehen sie Blutstammzellen mit genetischen Barcodes und können so verfolgen, welche Zelltypen aus der Stammzelle hervorgehen. Diese Technik erlaubt künftig völlig neue Einblicke in die Entwicklung unterschiedlicher Gewebe sowie in die Krebsentstehung.

Wie entsteht die Vielzahl verschiedener Zelltypen im Blut? Diese Frage beschäftigt Wissenschaftler schon lange. Nach der klassischen Vorstellung fächern sich...

Im Focus: Fizzy soda water could be key to clean manufacture of flat wonder material: Graphene

Whether you call it effervescent, fizzy, or sparkling, carbonated water is making a comeback as a beverage. Aside from quenching thirst, researchers at the University of Illinois at Urbana-Champaign have discovered a new use for these "bubbly" concoctions that will have major impact on the manufacturer of the world's thinnest, flattest, and one most useful materials -- graphene.

As graphene's popularity grows as an advanced "wonder" material, the speed and quality at which it can be manufactured will be paramount. With that in mind,...

Im Focus: Forscher entwickeln maisförmigen Arzneimittel-Transporter zum Inhalieren

Er sieht aus wie ein Maiskolben, ist winzig wie ein Bakterium und kann einen Wirkstoff direkt in die Lungenzellen liefern: Das zylinderförmige Vehikel für Arzneistoffe, das Pharmazeuten der Universität des Saarlandes entwickelt haben, kann inhaliert werden. Professor Marc Schneider und sein Team machen sich dabei die körpereigene Abwehr zunutze: Makrophagen, die Fresszellen des Immunsystems, fressen den gesundheitlich unbedenklichen „Nano-Mais“ und setzen dabei den in ihm enthaltenen Wirkstoff frei. Bei ihrer Forschung arbeiteten die Pharmazeuten mit Forschern der Medizinischen Fakultät der Saar-Uni, des Leibniz-Instituts für Neue Materialien und der Universität Marburg zusammen Ihre Forschungsergebnisse veröffentlichten die Wissenschaftler in der Fachzeitschrift Advanced Healthcare Materials. DOI: 10.1002/adhm.201700478

Ein Medikament wirkt nur, wenn es dort ankommt, wo es wirken soll. Wird ein Mittel inhaliert, muss der Wirkstoff in der Lunge zuerst die Hindernisse...

Im Focus: Exotische Quantenzustände: Physiker erzeugen erstmals optische „Töpfe" für ein Super-Photon

Physikern der Universität Bonn ist es gelungen, optische Mulden und komplexere Muster zu erzeugen, in die das Licht eines Bose-Einstein-Kondensates fließt. Die Herstellung solch sehr verlustarmer Strukturen für Licht ist eine Voraussetzung für komplexe Schaltkreise für Licht, beispielsweise für die Quanteninformationsverarbeitung einer neuen Computergeneration. Die Wissenschaftler stellen nun ihre Ergebnisse im Fachjournal „Nature Photonics“ vor.

Lichtteilchen (Photonen) kommen als winzige, unteilbare Portionen vor. Viele Tausend dieser Licht-Portionen lassen sich zu einem einzigen Super-Photon...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

European Conference on Eye Movements: Internationale Tagung an der Bergischen Universität Wuppertal

18.08.2017 | Veranstaltungen

Einblicke ins menschliche Denken

17.08.2017 | Veranstaltungen

Eröffnung der INC.worX-Erlebniswelt während der Technologie- und Innovationsmanagement-Tagung 2017

16.08.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Eine Karte der Zellkraftwerke

18.08.2017 | Biowissenschaften Chemie

Chronische Infektionen aushebeln: Ein neuer Wirkstoff auf dem Weg in die Entwicklung

18.08.2017 | Biowissenschaften Chemie

Computer mit Köpfchen

18.08.2017 | Informationstechnologie