Projektbeschreibung
Moderne Hybridimplantate für Hüftendoprothetik
Die aseptische Lockerung ist eine der häufigsten Ursachen für Revisionsoperationen im Bereich der Hüftendoprothetik. Titanlegierungen (Ti) weisen eine hohe Festigkeit auf, sind aber mit kontinuierlichem Knochenabbau (Stress Shielding) und bioinerten Eigenschaften verbunden, während Magnesiumlegierungen (Mg) eine ausgezeichnete Biokompatibilität aufweisen, sich jedoch schnell zersetzen. Die Kombination von Ti und Mg in Verbundwerkstoffen kann eine optimale Knochenreparatur bewirken, obwohl die galvanische Korrosion zwischen diesen beiden ungleichen Metallen in Körperflüssigkeiten eine große Herausforderung darstellt. Im Rahmen des innerhalb der Marie-Skłodowska-Curie-Maßnahmen unterstützten Projekts HITECH werden mit Zellen des Osteoblastentyps beladene Hybridimplantate für Hüftendoprothetik mit einer bioaktiven Magnesiumoxidbeschichtung (MgO) an der Ti-Mg-Grenzfläche entwickelt. Dabei wird die Herstellung mittels additiver Fertigung, Gießen und bioaktiven Beschichtungen weiterentwickelt, die galvanische Korrosion durch Oberflächenmodifizierung bekämpft, das mechanische Verhalten in vitro bewertet sowie die Biokompatibilität durch Integration von Zellen vom Osteoblastentyp verbessert.
Ziel
Aseptic loosening, responsible for about 55.2% of hip arthroplasty revision surgeries globally, is primarily caused by stress shielding. While biomedical titanium (Ti) alloys offer high specific strength, they are bioinert and contribute to stress shielding. Conversely, magnesium (Mg) alloys, with their lower Youngs modulus, reduce stress shielding and offer better biocompatibility, although they suffer from issues of uncontrolled degradation. Therefore, combining Ti and Mg in composites holds promise for improving bone repair by harnessing the benefits of both materials.
However, the contact between dissimilar metals (Ti and Mg) in body fluids can cause galvanic corrosion, which accelerates the degradation of Ti-Mg hybrid implants. To address this issue, the HITECH project proposes using a bioactive magnesium oxide (MgO) coating at the Ti-Mg interface. The project aims to advance hybrid implants for hip arthroplasty by achieving four key objectives: (1) Developing a fabrication process that incorporates additive manufacturing, bioactive coatings, acid etching, and capillary-assisted pressure-less infiltration techniques; (2) Controlling galvanic corrosion through surface modification of Ti; (3) Evaluating mechanical behaviors under in vitro corrosion conditions; and (4) Enhancing in vitro biocompatibility by integrating osteoblast-type cells.
The project seeks to merge Dr. Duttas extensive material knowledge and experience, combined with the biomedical expertise, diverse backgrounds, and broad collaboration networks of the supervisors, supported by the state-of-the-art infrastructure at Helmholtz Zentrum Hereon. This interdisciplinary research spanning metallurgy, advanced coatings, bio-laboratory work, and modeling will broaden Dr. Duttas expertise and significantly enhance career opportunities. Helmholtz Zentrum Hereon will benefit from the researchers contributions to its research initiatives and industrial applications.
Wissenschaftliches Gebiet (EuroSciVoc)
CORDIS klassifiziert Projekte mit EuroSciVoc, einer mehrsprachigen Taxonomie der Wissenschaftsbereiche, durch einen halbautomatischen Prozess, der auf Verfahren der Verarbeitung natürlicher Sprache beruht. Siehe: https://op.europa.eu/en/web/eu-vocabularies/euroscivoc.
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- Technik und TechnologieWerkstofftechnikVerbundwerkstoffe
- NaturwissenschaftenChemiewissenschaftenanorganische ChemieÜbergangsmetalle
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Deutschland