Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Ganz porös und trotzdem stark - Implantat aus porösem Titan hilft bei Bandscheibenschäden

09.01.2009
Hilfe für Patienten mit Bandscheibenschäden: Ein patentiertes Jülicher Herstellungsverfahren schafft maßgeschneiderte Poren in Titan, die optimal durch Knochenzellen besiedelt werden. Ursprünglich entwickelten Energieforscher das preiswerte Verfahren, um poröse Werkstoffe für Brennstoffzellen zu verbessern.

Stabil muss es sein - aber gleichzeitig porös und von Hohlräumen durchzogen: So können Implantat und benachbarte Wirbel schnell und nahtlos miteinander verwachsen. Jülicher Forscher brachten nun ihr Fachwissen über poröse Werkstoffe aus der Brennstoffzellenforschung auch im medizinischen Bereich zum Einsatz.

Das Ergebnis, ein Wirbelsäulenimplantat aus porösem Titan, wurde von der Schweizer Firma Synthes in ihre Produktpalette aufgenommen. "Das Projekt war eine spannende Herausforderung, denn es stellten sich neue Aufgaben, die wir in die Entwicklung mit einbeziehen mussten", so Dr. Hans Peter Buchkremer vom Jülicher Institut für Energieforschung und ansonsten für die Entwicklung von Brennstoffzellenmembranen verantwortlich. "Diese interdisziplinäre Zusammenarbeit war für uns äußerst interessant, und wir sind stolz auf das Ergebnis."

Grundlage für poröse Werkstoffe ist die Platzhaltermethode: Titanpulver und ein Platzhalterpulver werden zunächst vermischt. Unter dem Druck von 100 Tonnen wird das Gemisch in einen Block gepresst. So entsteht das Halbzeug, welches durch mechanische Bearbeitung wie etwa Fräsen in die gewünschte Form gebracht wird. Um das Werkstück porös zu machen, wird es auf rund 80 Grad erhitzt. Der Platzhalter zersetzt sich, entweicht und hinterlässt die gewünschten Poren. Ein weiteres kontrolliertes Erhitzen, das Sintern, dient der Festigung des Titans; eine Temperatur von etwa 1300 Grad erlaubt es Atomen, zu wandern und die Titankörner stabil zu verbinden.

Das patentierte Jülicher Herstellungsverfahren nutzt den speziellen Platzhalter Ammoniumhydrogencarbonat, der außerordentlich gute Eigenschaften aufweist. "Er hat eine wesentlich niedrigere Zersetzungstemperatur als herkömmliche Platzhalter und reagiert beim Erhitzen kaum mit dem Titan. Daher hinterlässt er keine Rückstände, die die Festigkeit des Werkstoffs oder die Verträglichkeit des Implantats im Körper beeinträchtigen", erklärt Projektleiter Dr. Martin Bram. Außerdem schäumt der Platzhalter nicht beim Erhitzen. Deshalb können Größe und Anteil der entstehenden Poren genau gesteuert werden, eine für die Besiedelung mit Knochenzellen wesentliche Voraussetzung.

Als Bram und seine Kollegen auf einem Kongress im Jahr 2002 ihre Innovation vorstellten, weckten sie sofort das Interesse der Medizin-Firma Synthes. Zusammen entwickelte man ein neues Verfahren zur Herstellung von Wirbelsäulenimplantaten. Diese bestehen zudem aus zwei Zonen unterschiedlicher Dichte, um verschiedenen Ansprüchen bei der Implantation gerecht werden zu können.

Inzwischen brachte Synthes das Produkt "PlivioPore" aus porösem Titan auf dem Markt, das erfolgreich eingesetzt wird, um Patienten mit besonders schweren Bandscheibenschäden ein schmerzfreies Leben zu ermöglichen. Bei dem Eingriff platzieren die Ärzte zwei quaderförmige Implantate horizontal anstelle der defekten Bandscheibe. Mit der Zeit verwachsen sie mit den benachbarten Rückenwirbeln und stabilisieren diese.

In Jülich soll die Platzhaltermethode nun weiterentwickelt werden. "Der nächste Schritt wird es sein, Werkstücke aus porösem Metall per Spritzguss direkt herzustellen", verrät Bram. Bei diesem Verfahren entfällt die mechanische Bearbeitung der Implantate, was den Produktionsprozess vereinfacht und kostengünstiger macht.

Ansprechpartner:
Dr. Martin Bram, Tel. 02461 61-6858, E-Mail: m.bram@fz-juelich.de
Pressekontakt:
K.Schinarakis, Tel. 02461 61-4771, E-Mail: k.schinarakis@fz-juelich.de
Das Forschungszentrum Jülich...
... betreibt interdisziplinäre Spitzenforschung zur Lösung großer gesellschaftlicher Herausforderungen in den Bereichen Gesundheit, Energie und Umwelt sowie Informationstechnologie. Kombiniert mit den beiden Schlüsselkompetenzen Physik und Supercomputing werden in Jülich sowohl langfristige, grundlagenorientierte und fächerübergreifende Beiträge zu Naturwissenschaften und Technik erarbeitet als auch konkrete technologische Anwendungen. Mit rund 4 400 Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern gehört Jülich, Mitglied der Helmholtz-Gemeinschaft, zu den größten Forschungszentren Europas.

Peter Schäfer | idw
Weitere Informationen:
http://www.fz-juelich.de/ief/ief-1/
http://www.synthes.com/html/PlivioPore.6907.0.html?&L=1

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Materialwissenschaften:

nachricht Poröse kristalline Materialien: TU Graz-Forscher zeigt Methode zum gezielten Wachstum
07.12.2016 | Technische Universität Graz

nachricht Bioabbaubare Polymer-Beschichtung für Implantate
06.12.2016 | Karlsruher Institut für Technologie

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Materialwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Poröse kristalline Materialien: TU Graz-Forscher zeigt Methode zum gezielten Wachstum

Mikroporöse Kristalle (MOFs) bergen große Potentiale für die funktionalen Materialien der Zukunft. Paolo Falcaro von der TU Graz et al zeigen in Nature Materials, wie man MOFs gezielt im großen Maßstab wachsen lässt.

„Metal-organic frameworks“ (MOFs) genannte poröse Kristalle bestehen aus metallischen Knotenpunkten mit organischen Molekülen als Verbindungselemente. Dank...

Im Focus: Gravitationswellen als Sensor für Dunkle Materie

Die mit der Entdeckung von Gravitationswellen entstandene neue Disziplin der Gravitationswellen-Astronomie bekommt eine weitere Aufgabe: die Suche nach Dunkler Materie. Diese könnte aus einem Bose-Einstein-Kondensat sehr leichter Teilchen bestehen. Wie Rechnungen zeigen, würden Gravitationswellen gebremst, wenn sie durch derartige Dunkle Materie laufen. Dies führt zu einer Verspätung von Gravitationswellen relativ zu Licht, die bereits mit den heutigen Detektoren messbar sein sollte.

Im Universum muss es gut fünfmal mehr unsichtbare als sichtbare Materie geben. Woraus diese Dunkle Materie besteht, ist immer noch unbekannt. Die...

Im Focus: Significantly more productivity in USP lasers

In recent years, lasers with ultrashort pulses (USP) down to the femtosecond range have become established on an industrial scale. They could advance some applications with the much-lauded “cold ablation” – if that meant they would then achieve more throughput. A new generation of process engineering that will address this issue in particular will be discussed at the “4th UKP Workshop – Ultrafast Laser Technology” in April 2017.

Even back in the 1990s, scientists were comparing materials processing with nanosecond, picosecond and femtosesecond pulses. The result was surprising:...

Im Focus: Wie sich Zellen gegen Salmonellen verteidigen

Bioinformatiker der Goethe-Universität haben das erste mathematische Modell für einen zentralen Verteidigungsmechanismus der Zelle gegen das Bakterium Salmonella entwickelt. Sie können ihren experimentell arbeitenden Kollegen damit wertvolle Anregungen zur Aufklärung der beteiligten Signalwege geben.

Jedes Jahr sind Salmonellen weltweit für Millionen von Infektionen und tausende Todesfälle verantwortlich. Die Körperzellen können sich aber gegen die...

Im Focus: Shape matters when light meets atom

Mapping the interaction of a single atom with a single photon may inform design of quantum devices

Have you ever wondered how you see the world? Vision is about photons of light, which are packets of energy, interacting with the atoms or molecules in what...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

NRW Nano-Konferenz in Münster

07.12.2016 | Veranstaltungen

Wie aus reinen Daten ein verständliches Bild entsteht

05.12.2016 | Veranstaltungen

Von „Coopetition“ bis „Digitale Union“ – Die Fertigungsindustrien im digitalen Wandel

02.12.2016 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Das Universum enthält weniger Materie als gedacht

07.12.2016 | Physik Astronomie

Partnerschaft auf Abstand: tiefgekühlte Helium-Moleküle

07.12.2016 | Physik Astronomie

Bakterien aus dem Blut «ziehen»

07.12.2016 | Biowissenschaften Chemie