Künstliche Gelenke mit lebenslanger Haltbarkeit
Frühere Versuche, die funktionelle Lebensdauer von künstlichen Hüft- und Kniegelenke zu erhöhen, richteten sich primär auf verschleißfestere Materialien. Das Projekt "LifeLongJoints: Silicon nitride coatings for improved implant function" (LIFELONGJOINTS) hingegen schlägt ein neues Konzept vor. So soll eine härtere und verschleißfestere Beschichtung entwickelt werden, deren abbaubarer Abrieb das umliegende Gewebe weniger belastet. Die neue verschleißarme Beschichtung aus Siliziumnitrid für Gelenkoberflächen und Grenzflächen wird den Auftakt für Implantate mit besserem Verschleißverhalten geben. LIFELONGJOINTS wird langlebigere und robustere Implantate entwickeln, die das Risiko von Neuoperationen begrenzen. Am 5-jährigen Projekt, das 2018 enden wird, beteiligt sich ein Konsortium aus 15 Exzellenzzentren für europäische Forschung und Technologieentwicklung. Neben der Konzeptionierung und Charakterisierung einer neuen verschleißfesten Siliziumnitridbeschichtung für Gelenke und Oberflächen hat das Projekt auch mehrere andere Ziele. So sind Fortschritte bei mechanischen Simulatoren und computergestützten Modellen für Alltagsaktivitäten zu verzeichnen, um Verschleiß zu errechnen und präklinische Tests von Prototypen-Geräten zu ermöglichen. Mit den innovativen Tests kann die Beschichtung über aktuelle Standards hinaus geprüft werden (einschließlich Treppensteigen oder Stolpern). In Laborstudien werden zudem mögliche toxische Effekte der Siliziumnitridbeschichtung auf lebende Zellen untersucht. Da auch die Korrosion der Siliziumnitridbeschichtung geringer ist, dürften weniger schädliche Nebenwirkungen auftreten. Im ersten Jahr identifizierten die Partner von LIFELONGJOINTS Beschichtungsparameter, die die Eigenschaften der Siliziumnitridbeschichtung beeinflussen. Mit Siliziumnitrid beschichtete Kobalt-Chrom-Proben wurden u.a. auf Haftung, Rauheit, Härte, Verschleißfestigkeit und Tribokorrosion getestet. Untersucht wurde, warum es zum Funktionsverlust kommt, insbesondere Reibverschleiß auf dem Kegel von Hüftprothesen. Derzeit entwickelt man hochmoderne Simulatoren für die "realistischen" lebenslangen Belastungen und Bewegungen im Alltag. Nach dem viel versprechenden Start werden die vom Projekt entwickelten neuen Beschichtungen den Gelenkersatz deutlich verbessern und vor allem dem Patienten zugute kommen.
Schlüsselbegriffe
Gelenkersatz, Implantatfunktion, künstliche Gelenke, Siliziumnitrid, Beschichtungen