Die Festigung von Stoffen durch Zirkonoxid

Durch die Einführung von Chemikalien wie Aluminiumoxid und Zirkonoxid wird die Verschleißrate deutlich reduziert. Dennoch ist durch ihre Sprödheit und Anfälligkeit für Bruchausdehnung an Stellen mit kleineren Oberflächenschäden keines dieser Materialien für diese Aufgabe optimal geeignet. Darüber hinaus bestehen bei Implantaten auf Zirkonoxidbasis Probleme hinsichtlich der Dampfsterilisation und hydrothermischen Zersetzung.

Im Laufe des BIOKER-Projekts, das im Rahmen des GROWTH-Programms von der Europäischen Kommission finanziert wurde, untersuchte man Verfahren und Materialien, um die Haltbarkeit von orthopädischen Hüft- und Knieprothesen aus Keramik-Keramik-Verbindungen zu verbessern. Vor diesem Hintergrund wurden mit Zirkonoxid gehärtete Nanoverbundstoffe aus Aluminiumoxid zur Bildung von Keramik-Keramik-Implantaten mit einer potenziellen Haltbarkeit von mehr als 30 Jahren verwendet.

Dieser Stoff wird mittels einer speziell entwickelten Verfahrenstechnik unter Anwendung von pulverförmigen Alkoxidmischungen und eines Druckgussverfahrens hergestellt. Dies bedeutet im Einzelnen, dass eine neue Technologie entwickelt wurde, um pulverförmige Alkoxidsuspensionen bei zwei verschiedenen Formungsverfahren einzusetzen: Trockenpressen nach Pulvertrocknung sowie Guss von Aufschlämmungen mit und ohne Druck. Durch diese innovative Druckgusstechnologie könnten Knieprothesenteile ungesintert und mit hoher Dichte bei verbesserten mechanischen Eigenschaften erzielt werden.

Aus dem BIOKER-Projekt ging ein Material hervor, bei dem eine bestimmte Anzahl von Zirkonoxid-Nanopartikeln gleichförmig auf die Aluminiumoxid-Körner verteilt wird. Insbesondere werden die entwickelten Verfahren und die gewonnenen Fachkenntnisse diese lebensverbessernden Eingriffe günstig beeinflussen, sodass diese in der Medizin verbreitetere Anwendung finden.