Modifikation von NiTi-Oberflächen für eine verbesserte Biokompatibilität

Stent2

Experimente durch R.M.S. Martins (Instituto Tecnológico e Nuclear (ITN), Portugal), unterstützt durch das  EU-“Research Infrastructures Transnational Access” Program AIM “Center for Application of Ion Beams in Materials Research” unter EC contract no. 025646

Die PBII wurde zur Modifizierung und Verbesserung der Oberfläche einer NiTi Legierung (» 50.2 at.% Ni) benutzt, die von Interesse für biomedizinische Awendungen 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.

 

 

 

 

 

 

Ziel

  • Bildung einer an Ni freien Oberflächenschicht
  • Aufbau einer Barriere gegen die Freisetzung von Ni aus NiTi
  • Keine Änderungen der Substrateigenschaften

 

Experiment

  • Implantation von Sauerstoff oder Stickstoff
  • Hochspannungsimpulse von 20 kV oder 40 kV mit einer Impulsfrequenz von 400 Hz und 5 µs Impulslänge
  • HF Leistung 350 W
  • Kammerdruck 0.2 Pa

 

a)REM-NiTi-O-20kV

b)REM-NiTi-O-40kV

SEM Aufnahme nach PBII Prozessierung mit O_20kV_194min (a), O_40kV_25min (b)

to a)O-NiTi-20kV-194

to b)O-NiTi-40kV-25

Die mit Auger electron spectroscopy (AES) aufgenommenen Tiefenprofile bestätigen die Bildung einer mit Ti angereicherten Titanoxidschicht an der Oberfläche.

c)REM-NiTi-N-20kV

d)REM-NiTi-N-40kV

SEM Aufnahme nach PBII Prozessierung mit N_20kV_180min (c), N_40kV_60min (d)

to c)N-NiTi-20kV-180

to d)N-NiTi-40kV-60

Die AES zeigen deutlich eine an Ni verarmten Zone. Experimente mit N_40 keV.

Projekte:

"NITINOL" (Industrie)

Veröffentlichungen:

1. Yankov, R. A.; Shevchenko, N.; Rogozin, A.; Maitz, M. F.; Richter, E.; Möller, W.; Donchev, A.; Schütze, M. Reactive plasma immersion ion implantation for surface passivation, Surface & Coatings Technology 201(2007), 6752-6758
2. Maitz M.F. and Shevchenko N. Plasma-immersion ion-implanted nitinol surface with depressed nickel concentration for implants in blood, Journal of Biomedical Materials Research Part A 76A (2) (2006) 356 – 365
3. Shevchenko, N., Pham, M. T., Maitz, M. F. Studies of surface modified NiTi alloy, Applied Surface Science 235 (2004) 126-131

Patente:

Shevchenko, N.; Maitz, M.; Pham, M. T.
Verfahren zur Herstellung einer nickelarmen Oberfläche auf Nitinol.
Patent: DE 103 25 410 A1 (2004)
Patent: WO 2004/108983 A2