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Aluminium bildet Legierungen für chirurgische Implantate

16.01.2007
Im Rahmen des ALUSI-Projekts untersuchte man die Möglichkeiten von Aluminiumlegierungen mit ausgezeichneter Verschleißbeständigkeit, um für chirurgische Hüft- oder Knieimplantate als Biomaterialien eingesetzt zu werden.

Durch einen thermischen Oxidationsprozess besitzt eine mit Aluminiumoxid beschichtete, hoch spezialisierte Legierung, Fe-20Cr-5Al (PM 2000), das Potenzial, um als Biomaterial verwendet zu werden. Anders als bislang verwendete Biomaterialien besteht diese Neuheit weder aus Nickel, der als potenziell allergenes und krebsauslösendes Element gilt, noch aus dem geostrategischen Element Kobalt.

Das entstandene Produkt ist durch hervorragende mechanische Eigenschaften gekennzeichnet, die gleich- oder sogar höherwertig als bei den meisten allgemein verwendeten Biomaterialien sind. Es wurde nachgewiesen, dass besonders die Legierung in ihrem Zustand vor der Oxidierung hinsichtlich der Korrosionsbeständigkeit sehr leistungsfähig ist und auch bei Reibung nur eine sehr geringe Ionenfreisetzung aufweist. Vor allem ist das Bioverträglichkeitsverhalten des neuen Materials sehr gut und ähnelt dem von bekannten Stoffen wie Aluminiumoxid. Im Vergleich zu anderen Materialien mit bioinerten Beschichtungen besitzt PM2000 eine äußerst hohe Ermüdungsgrenze und es kommt auch bei der Verformung der Beschichtung nur sehr schwer zu Rissen.

Das fortgeschrittene thermische Oxidationsverfahren verstärkt die Möglichkeiten zur Entwicklung einer sehr dünnen, etwa 5 Mikrometer starken äußeren Aluminiumoxidschicht. Durch das Verfahren kann auch die Dichte im Vergleich mit Kobalt-Chrom-Legierungen deutlich reduziert werden. Durch diese Methode zur Oberflächenveränderung entsteht ein einfaches, verschmutzungsfreies und kosteneffektives Verfahren. Trotz der Form des Bauteils ist bei der Beschichtungsdicke die Homogenität gegeben, ohne dass die Abmessungstoleranz des Bauteils verändert wird.

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Aufgrund seines weichen ferromagnetischen Verhaltens kann PM2000 nicht in starken Magnetfeldern wie in der nuklearmagnetischen Resonanz (NMR) verwendet werden. Deshalb eignet es sich nicht zur Benutzung in bestimmten medizinischen Geräten. Doch zu diesem Zweck strebt man nach alternativen Steuerungsverfahren. Es wird nach einer Zusammenarbeit mit Herstellern von chirurgischen Implantaten für die Anwendung von spezialisierten Komponenten gesucht.

Dr. Jose Luis Gonzalez | ctm
Weitere Informationen:
http://www.cenim.csic.es

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