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 Makro-Mikrowelle macht Leichtbau für Luft- und Raumfahrt effizienter
23.06.2017 | Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung IAP

nachricht Materialwissenschaft: Widerstand wächst auch im Vakuum
22.06.2017 | Friedrich-Schiller-Universität Jena

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Materialwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Hyperspektrale Bildgebung zur 100%-Inspektion von Oberflächen und Schichten

„Mehr sehen, als das Auge erlaubt“, das ist ein Anspruch, dem die Hyperspektrale Bildgebung (HSI) gerecht wird. Die neue Kameratechnologie ermöglicht, Licht nicht nur ortsaufgelöst, sondern simultan auch spektral aufgelöst aufzuzeichnen. Das bedeutet, dass zur Informationsgewinnung nicht nur herkömmlich drei spektrale Bänder (RGB), sondern bis zu eintausend genutzt werden.

Das Fraunhofer IWS Dresden entwickelt eine integrierte HSI-Lösung, die das Potenzial der HSI-Technologie in zuverlässige Hard- und Software überführt und für...

Im Focus: Can we see monkeys from space? Emerging technologies to map biodiversity

An international team of scientists has proposed a new multi-disciplinary approach in which an array of new technologies will allow us to map biodiversity and the risks that wildlife is facing at the scale of whole landscapes. The findings are published in Nature Ecology and Evolution. This international research is led by the Kunming Institute of Zoology from China, University of East Anglia, University of Leicester and the Leibniz Institute for Zoo and Wildlife Research.

Using a combination of satellite and ground data, the team proposes that it is now possible to map biodiversity with an accuracy that has not been previously...

Im Focus: Klima-Satellit: Mit robuster Lasertechnik Methan auf der Spur

Hitzewellen in der Arktis, längere Vegetationsperioden in Europa, schwere Überschwemmungen in Westafrika – mit Hilfe des deutsch-französischen Satelliten MERLIN wollen Wissenschaftler ab 2021 die Emissionen des Treibhausgases Methan auf der Erde erforschen. Möglich macht das ein neues robustes Lasersystem des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnologie ILT in Aachen, das eine bisher unerreichte Messgenauigkeit erzielt.

Methan entsteht unter anderem bei Fäulnisprozessen. Es ist 25-mal wirksamer als das klimaschädliche Kohlendioxid, kommt in der Erdatmosphäre aber lange nicht...

Im Focus: Climate satellite: Tracking methane with robust laser technology

Heatwaves in the Arctic, longer periods of vegetation in Europe, severe floods in West Africa – starting in 2021, scientists want to explore the emissions of the greenhouse gas methane with the German-French satellite MERLIN. This is made possible by a new robust laser system of the Fraunhofer Institute for Laser Technology ILT in Aachen, which achieves unprecedented measurement accuracy.

Methane is primarily the result of the decomposition of organic matter. The gas has a 25 times greater warming potential than carbon dioxide, but is not as...

Im Focus: How protons move through a fuel cell

Hydrogen is regarded as the energy source of the future: It is produced with solar power and can be used to generate heat and electricity in fuel cells. Empa researchers have now succeeded in decoding the movement of hydrogen ions in crystals – a key step towards more efficient energy conversion in the hydrogen industry of tomorrow.

As charge carriers, electrons and ions play the leading role in electrochemical energy storage devices and converters such as batteries and fuel cells. Proton...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Future Security Conference 2017 in Nürnberg - Call for Papers bis 31. Juli

26.06.2017 | Veranstaltungen

Von Batterieforschung bis Optoelektronik

23.06.2017 | Veranstaltungen

10. HDT-Tagung: Elektrische Antriebstechnologie für Hybrid- und Elektrofahrzeuge

22.06.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

„Digital Mobility“– 48 Mio. Euro für die Entwicklung des digitalen Fahrzeuges

26.06.2017 | Förderungen Preise

Fahrerlose Transportfahrzeuge reagieren bald automatisch auf Störungen

26.06.2017 | Verkehr Logistik

Forscher sorgen mit ungewöhnlicher Studie über Edelgase international für Aufmerksamkeit

26.06.2017 | Physik Astronomie