Biomaterialien

Nanoporöse Edelstahloberflächen durch PBII

Nanoporous SSStents sind medizinische Implantate, die verhindern sollen, dass sich beispielsweise eine Arterie nach einem Eingriff erneut verengt. Ein Problem der Stents ist die Verträglichkeit mit biologischem Gewebe, denn Fremdkörper werden vom menschlichen Körper abgestoßen. Im Forschungszentrum Dresden-Rossendorf (FZD) wurde ein neues Verfahren für metallische Stents entwickelt, mit dem deren Oberfläche extrem nanoporös wird. Millionen von Nano-Bläschen bieten für einen längeren Zeitraum als bisher ein sehr großes Speichervolumen für medikamentöse Wirkstoffe, womit Abstoßungsreaktionen weitgehend verhindert werden sollen. Mit Unterstützung der PBII können sogenannte "drug eluting stents" auf rein metallischer Basis hergestellt werden.


Modifikation von NiTi-Oberflächen für eine verbesserte Biokompatibilität

Stent2Die PBII wurde zur Modifizierung und Verbesserung der Oberfläche einer NiTi Legierung (» 50.2 at.% Ni) benutzt, die von Interesse für biomedizinische Anwendungen wie z.B. Stents sind. Hohe Konzentrationen von Ni an der Oberfläche können der Auslöser für allergische Reaktionen oder Vergiftungen sein. Hauptziel ist deswegen die Bildung einer Ni freien Oberfläche, die als Barriere gegen die Ausdiffusion von Ni aus dem Substratmaterial dienen soll.

Es wurden Ionenimplantationen mit Sauerstoff und Stickstoff durchgeführt. Die Tiefenprofile, die mit Auger Electron Spectroscopy (AES) aufgenommen wurden, bestätigen die Bildung einer an Ni verarmten Schicht.


Oberflächenfunktionalisierung von medizinischen Implantaten

Hüftgelenk

Gesamtziel des Vorhabens ist die Erzeugung von modifizierten Oberflächenschichten für Implantate mittels Kombination aus Ionenimplantation, Plasmaimmersions-Ionenimplantation und Schichtabscheidung für die Verbesserung der Biokompatibilität und der Tribologie sowie zur antibakteriellen Infektionsunterdrückung.

  • Längere Lebensdauer für orthopädische Implantate (Hüft- und Kniegelenke, künstliche Zähne usw.) speziell auf Ti-Basis oder dessen Legierungen  durch Stickstoffioenimplantation und durch Kombination Implantation und Beschichtung.
  • Verbesserte Blut- und Biokompatibilität durch Oberflächenmodifizierung  von Materialien (Metalle, Legierungen und Polymere), die im direkten Kontakt mit menschlichem Gewebe (Knochen, Blut) stehen (z.B. Implantate, Stents, Herzklappen, lebenserhaltende Systeme).

Vorteile:

  • Minimierung von Thrombose
  • Verbesserte Haftung von endothelialen Zellen
  • Infektionsunterdrückung

Ionenimplantation einschließlich der Plasma-Immersions-Ionenimplantation (PIII oder PBII) sowie die ionenstrahlgestützte Schichtabscheidung werden zur Verbesserung der Bioverträglichkeit von Werkstoffen für medizintechnische Anwendungen eingesetzt. Optimiert werden bioinertes, biokompatibles und biofunktionelles Verhalten, einschließlich Verschleißfestigkeit und Korrosionsresistenz. Schwerpunkte liegen bei Oberflächen mit erhöhter Bioaktivität für knochenfixierte Implantate und bei inerten Schichten für Implantate im Blutkreislauf. Außerdem wird der Einfluss selektiver Änderungen physikalischer und chemischer Oberflächeneigenschaften auf Zellwachstum und Proteinadsorption untersucht.


Hydroxylapatit

Hydroxylapatit


Funktionalisierung von PUR-Oberflächen für medizinische Implantate

Blutzelle


Contact

Prof. Dr. Andreas Kolitsch
HZDR Innovation GmbH
a.kolitschAthzdr.de
Phone: +49 351 260 - 3348
Fax: 13348, 2703