Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Wie Knochen auf Werkstoffe aus Titan reagieren

06.02.2002


Bekommt ein Patient ein Zahnimplantat oder ein künstliches Gelenk eingesetzt, dann ist Körperverträglichkeit oberstes Gebot. Idealerweise sollten die für das Implantat verwendeten Werkstoffe so beschaffen sein, dass sie die für den jeweiligen Anwendungsort bestmöglichen Eigenschaften mitbringen. Daran arbeiten Wissenschaftler von der Uni Würzburg.

Die Einbringung von Implantaten ist bei schweren Verschleißerkrankungen des Skelettsystems, insbesondere an den Gelenken, beim Verlust einzelner Zähne oder zur Stützung von Zahnersatz häufig unverzichtbar. In Deutschland bekommen jedes Jahr 80.000 Patienten künstliche Hüften eingesetzt, weil ihre natürlichen Gelenke verschlissen oder degeneriert sind. Hiervon ist im Laufe seines Lebens etwa jeder zwanzigste Mensch betroffen.

Um die Implantate gut zu befestigen, werden die Fixierungselemente so konstruiert und die Werkstoffe so gewählt, dass eine möglichst enge Verbindung zum Knochen entsteht. Dies ist eine wichtige Voraussetzung dafür, dass ein Implantat für lange Zeit funktionstüchtig bleibt.

Entscheidend ist die Grenzfläche zwischen Werkstoff und Körper, denn dort laufen bedeutsame Vorgänge ab: Kommt die Oberfläche eines Werkstoffs mit Körperflüssigkeit oder Blut in Berührung, dann lagern sich innerhalb von Minuten Proteine ab: Die Oberfläche überzieht sich mit einem so genannten Biofilm. Nach dessen Aufbau reagieren die Körperzellen dann direkt auf das Implantat.

Als besonders gut verträglich gelten Titan oder Titanlegierungen: Sie überziehen sich im Körper schnell mit einer Oxidschicht, die das Implantat für den Organismus gewissermaßen unsichtbar macht. So wird zum Beispiel eine Abwehrreaktion des Immunsystems weitestgehend vermieden. Die Oxidschicht erlaubt auch das Heranwachsen von Knochenzellen an die Oberfläche des Implantats und begünstigt so eine enge Verbindung zum Körper.

Mit der Problematik der "Grenzfläche zwischen Werkstoff und Biosystem" befasst sich ein von der Deutschen Forschungsgemeinschaft gefördertes Schwerpunktprogramm. In diesem Rahmen werden Arbeiten am Lehrstuhl für Funktionswerkstoffe der Medizin und Zahnheilkunde der Uni Würzburg gefördert. Der Lehrstuhlinhaber Prof. Dr.-Ing. Roger Thull ist zugleich auch Koordinator des Schwerpunktprogramms.

In einem der Würzburger Projekte geht es um die Beschaffenheit der Grenzfläche zwischen Knochen und Werkstoffen auf Titanbasis. Zunächst charakterisieren die Wissenschaftler die Werkstoffoberfläche zum Beispiel durch elektronische Zustands- und Austauschstromdichten oder die Oberflächenenergie. Danach untersuchen sie, ob bestimmte Reaktionen des Knochens auf den Werkstoff von diesen Eigenschaften abhängig sind. Außerdem wird erforscht, welche Einflüsse unterschiedliche Titanlegierungen beziehungsweise deren Oxidschichten oder Oberflächenmodifikationen auf die Grenzflächen zu Speichel und anderen Körperflüssigkeiten ausüben.

Bei diesem Projekt arbeitet Prof. Thull mit Prof. Dr. Dr. Jürgen Reuther von der Klinik und Poliklinik für Mund-, Kiefer und Gesichtschirurgie, mit Prof. Dr. Jochen Eulert vom Lehrstuhl für Orthopädie und mit dem Physiker Prof. Dr. Eberhard Umbach zusammen.

Weitere Informationen: Prof. Dr.-Ing. Roger Thull, T (0931) 201-7352, Fax (0931) 201-7350, E-Mail: 
rthfmz@mail.uni-wuerzburg.de

Robert Emmerich | idw

Weitere Berichte zu: Gelenk Grenzfläche Implantat Knochen Oxidschicht Titan

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Interdisziplinäre Forschung:

nachricht Modellierung zeigt optimale Größe für Platin-Katalysatorpartikel Aktivität von Brennstoffzellen-Katalysatoren verdoppelt
03.07.2019 | Technische Universität München

nachricht Autonomes Premiumtaxi sofort oder warten auf den selbstfahrenden Minibus?
14.06.2019 | Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Interdisziplinäre Forschung >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Beschleunigerphysik: Alternatives Material für supraleitende Hochfrequenzkavitäten getestet

Supraleitende Hochfrequenzkavitäten können Elektronenpakete in modernen Synchrotronquellen und Freien Elektronenlasern mit extrem hoher Energie ausstatten. Zurzeit bestehen sie aus reinem Niob. Eine internationale Kooperation hat nun untersucht, welche Vorteile eine Beschichtung mit Niob-Zinn im Vergleich zu reinem Niob bietet.

Zurzeit ist Niob das Material der Wahl, um supraleitende Hochfrequenzkavitäten zu bauen. So werden sie für Projekte wie bERLinPro und BESSY-VSR eingesetzt,...

Im Focus: Künstliche Intelligenz löst Rätsel der Physik der Kondensierten Materie: Was ist die perfekte Quantentheorie?

Für einige Phänomene der Quanten-Vielteilchenphysik gibt es mehrere Theorien. Doch welche Theorie beschreibt ein quantenphysikalisches Phänomen am besten? Ein Team von Forschern der Technischen Universität München (TUM) und der amerikanischen Harvard University nutzt nun erfolgreich künstliche neuronale Netzwerke für die Bildanalyse von Quantensystemen.

Hund oder Katze? Die Unterscheidung ist ein Paradebeispiel für maschinelles Lernen: Künstliche neuronale Netzwerke können darauf trainiert werden Bilder zu...

Im Focus: Artificial neural network resolves puzzles from condensed matter physics: Which is the perfect quantum theory?

For some phenomena in quantum many-body physics several competing theories exist. But which of them describes a quantum phenomenon best? A team of researchers from the Technical University of Munich (TUM) and Harvard University in the United States has now successfully deployed artificial neural networks for image analysis of quantum systems.

Is that a dog or a cat? Such a classification is a prime example of machine learning: artificial neural networks can be trained to analyze images by looking...

Im Focus: Was die Kraftwerke der Zelle in Form hält

Ein Team aus Deutschland und der Schweiz um Professor Oliver Daumke vom MDC hat untersucht, wie ein Protein der Dynamin-Familie die innere Membran der Mitochondrien verformt. Die Ergebnisse, die auch Einblicke in erbliche Erkrankungen des Sehnervs liefern, sind im Journal „Nature“ veröffentlicht.

Mitochondrien sind die Kraftwerke unserer Zellen. Hier wird Energie in Form chemischer Verbindungen wie ATP gewonnen. Um dieser Aufgabe optimal nachgehen zu...

Im Focus: Knobeln auf dem Quanten-Schachbrett

Physiker der Universität Innsbruck schlagen ein neues Modell vor, mit dem die Überlegenheit von Quantencomputern gegenüber klassischen Supercomputern bei der Lösung von Optimierungsaufgaben gezeigt werden könnte. Sie demonstrieren in einer aktuellen Arbeit, dass schon wenige Quantenteilchen genügen würden, um das mathematisch schwierige Damenproblem im Schach auch für größere Schachbretter zu lösen.

Das Damenproblem ist eine schachmathematische Aufgabe, die schon den großen Mathematiker Carl Friedrich Gauß beschäftigt hat, für die er aber erstaunlicher...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Auswandern auf Terra-2?

15.07.2019 | Veranstaltungen

Hallo Herz! Wie kommuniziert welches Organ mit dem Herzen?

12.07.2019 | Veranstaltungen

Schwarze Löcher und unser Navi im Kopf: Wissenschaftsshow im Telekom Dome in Bonn

11.07.2019 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Auswandern auf Terra-2?

15.07.2019 | Veranstaltungsnachrichten

Beschleunigerphysik: Alternatives Material für supraleitende Hochfrequenzkavitäten getestet

15.07.2019 | Physik Astronomie

Verfahren zum Patent angemeldet: Katalysator-Herstellung in einem Schritt

15.07.2019 | Verfahrenstechnologie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics