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Biomaterialien für Implantate und Gelenkprothesen

Praktisch jeder von uns trägt irgendeine Form von Biomaterial in seinem Körper. Die Palette reicht von der vertrauten Zahnfüllung bis hin zu weitaus kritischeren Implantaten wie z.B. künstlichen Gelenken und Herzklappen. Sie alle haben uns bislang gute Dienste geleistet, doch angesichts zunehmender Lebenserwartung und immer größerer Komplexität der heute durchgeführten Operationen wird gegenwärtig eine neue Form von Biomaterialien entwickelt, die eine größere Lebensdauer haben und sich besser an den menschlichen Körper anpassen.
Biomaterialien für Implantate und Gelenkprothesen
Eine Gruppe von russischen Forschern hat eine Reihe von Biokeramik- und Verbundwerkstoffen entwickelt, die sich für eine Vielzahl von medizinischen Anwendungen eignen. Diese Biokeramik-Werkstoffe enthalten Hydroxyapatit als biologisch aktive Komponente. Hydroxyapatit ähnelt in seiner Chemie den mineralischen Substanzen in den Knochen und ist somit eines der wenigen Materialien, die als bioaktiv einzustufen sind, d.h. das Knochenwachstum unterstützen. Es wird zügig in den menschlichen Körper integriert, ohne dass eine Abstoßung zu befürchten ist, und verbindet sich mit dem Knochen zu stabilen Einheiten, die den Eigenschaften natürlicher Knochen in nichts nachstehen. Daher eignet sich dieses Material ausgezeichnet für orthopädische und zahnmedizinische Anwendungen.

Von der Forschergruppe wurde insbesondere eine körperverträgliche Oxidbeschichtung für Titanimplantate, Biokeramik-Materialien für den Ersatz von Knochen sowie stomatologisches Hartporzellan entwickelt. Titan wird in zahnmedizinischen und orthopädischen Anwendungen verwendet, da es chemisch inaktiv ist und keine schädlichen Wechselwirkungen im Körper verursacht. Dennoch kann der Körper solche Implantate als Fremdkörper identifizieren und dann versuchen, diesen zu isolieren, indem er ihn mit faserigem Gewebe umgibt. Bei dieser neuen Forschung wurden die Implantate mit einem bioaktiven Material beschichtet, das nicht mit dem umgebenden Gewebe in Wechselwirkung tritt. Es enthält eine bioaktive, knochenbaufördernde Kalziumphosphatbeschichtung, das auf seiner Oberfläche für Knochenwachstum sorgt. Dieses Material kann als Beschichtung in vielen Anwendungen auf Titanbasis verwendet werden, so z.B. für Knie- und Hüftprothesen.

Ebenfalls entwickelt wurde ein hydroxyapatithaltiges biokeramisches Material zum Aufbau von Knochen und zum Auffüllen von Löchern in geschädigten Knochen in Fällen, in denen - wie z.B. bei der Behandlung von Knochenkrebs - größere Knochenteile entfernt wurden. Die entscheidenden Merkmale des Materials sind die nötige Porosität und Stabilität, die das Zusammenwachsen von Knochengewebe mit den Poren des künstlichen Implantats bewirken. Das Material hat eine Porosität von 45-60%, eine Bioaktivität von 70-90%, eine Biegefestigkeit von 20-50MPa und eine Druckfestigkeit von 80-150MPa. Es fördert das schnelle Auffüllen von Löchern durch natürliche Knochenbildung und wird zum integralen Bestandteil der Knochenstruktur, was außerdem Knochenverpflanzungen überflüssig macht.

In stomatologischem Hartporzellan kann das Material zur Herstellung von mehrlagigen Keramikschichten auf metallischen Zahnkronen verwendet werden. Eine solche Beschichtung ist durch hohe Haltbarkeit, ein ästhetisches Erscheinungsbild und biologische Inaktivität gekennzeichnet. Der Einsatz dieser biokeramischen Materialien wird die Grundlage für wesentlich verbesserte chirurgischer Verfahren sein.

Verwandte Informationen

Datensatznummer: 80810 / Zuletzt geändert am: 2005-09-18
Bereich: Biologie, Medizin