Oberflächen und Material für Implantate

| Redakteur: Anne Richter

>> Bereits zum dritten Mal organisierte Medical Cluster in Zusammenarbeit mit der RMS Foundation den [MEET THE EXPERT]-Anlass «Material- und Oberflächentechnologie für Implantate» in Interlaken. Dabei wurde die gesamte Themenbreite in der Implantattechnik abgedeckt – von der Forschung bis zur Produktion.

Vom 11. bis 12. April 2011 trafen sich Fachleute und Interessierte zum [MEET THE EXPERT]-Anlass «Material- und Oberflächentechnologie für Implantate» in Interlaken. Bereits zum dritten Mal organisierte Medical Cluster in Kooperation mit der RMS Foundation die Tagung über den Bereich Werkstoffe, Oberflächen und Prozesse zur Herstellung von Implantaten.

Der Anlass fand grossen Anklang – mehr als 190 Teilnehmer aus verschiedenen europäischen Ländern und Russland interessierten sich für die Themen – vor allem Vertreter verschiedener Herstellerfirmen im Bereich Medizintechnik, aber auch Vertreter von Forschungs- und Entwicklungseinrichtungen. Thematisch war die zweitägige Tagung in verschiedene Sessionen eingeteilt. So nahm der Abrieb bei künstlichen Gelenken und dessen Folgen einen wichtigen Stellenwert ein, aber auch Sauberkeit, Beschichtungen, Produktionsthemen sowie neue Materialien und Prozesse. Das Tagungsprogramm umfasste sowohl Expertenvorträge als auch freie Referate und bot genügend Zeit für Gespräche und Networking in der gleichzeitig stattfindenden Tischmesse. Die Expertenvorträge, sogenannte Invited Lecturs, gab es zu den Themen Innovationen bei PVD-Beschichtungen, Anwendungen von PCU an Gelenken sowie innovative Operationstechniken von Hüftgelenken und Innovationen in der Dentalimplantologie.

Weniger Abrieb mit PVD- Beschichtungen

In der Maschinenbaubranche sind PVD-Beschichtungen für Werkzeuge bekannt und für dekorative Zwecke. Relativ neu ist der Einsatz in der Medizintechnik. Mit neuesten PVD-Beschichtungstechniken, neuestem Wissen über Haftfestigkeit von Beschichtungen und Beschichtungsstrukturen ist es möglich, ganz neue Einsatzmöglichkeiten zu finden, um einerseits die Biokompatibilität zu erhöhen und andererseits den Abrieb zu verringern. Mit neuen PVD-beschichteten Kniegelenken beispielsweise lassen sich antiallergische Effekte erzielen. Zusätzlich ist der Abrieb bei diesen Gelenken nahe der Nachweisgrenze. Ein anderes Beispiel ist eine chirurgische Schere die – nur an den Aussenseiten PVD-beschichtet – bessere Schneidleistungen erzielt.

Oerlikon Balzers stellte seine neu entwickelten antimikrobiotischen PVD-TiN-Beschichtungen vor. Die Beschichtung zeigte in Tests eine wesentlich geringere Bakterienaktivität als gewöhnliche TiN-Beschichtungen und auch als mit Silber bespritzte Oberflächen. Allerdings stehen weitere Untersuchungen der Langzeitwirkung noch aus.

Mit PCU natürliche Bewegungen imitieren

Im zweiten geladenen Vortrag wurde die Anwendung von PCU an Gelenken behandelt. Polycarbonat-Urethan (PCU) ist ein vielseitig verwendbares, interessantes und besonders gut verträgliches Material. Es hat ähnliche Eigenschaften wie das Knorpelgewebe mit ähnlicher Elastizität und die Idee ist es, natürliche Funktionen zu imitieren wie beispielsweise die Stossabsorption. 1994 wurde PCU zum ersten Mal in der Wirbelsäulenchirurgie als Dynesis-Implantat zur dynamischen Stabilisierung angewendet. Es hat sich gezeigt, dass PCU im menschlichen Körper sehr gut verträglich ist, besonders widerstandsfähig gegen Materialermüdung ist und eine sehr gute Stabilität bietet. Heute gibt es Bandscheibenimplantate ganz aus PCU. Auch im Bereich der künstlichen Hüftgelenke gibt es vielversprechende Möglichkeiten. So erlaubt eine Hüftpfanne aus PCU, auch bei kleinen Patienten einen grossen Hüftkopf zu verwenden. Bei allen diesen medizinischen Anwendungen von PCU stehen die Langzeitergebnisse noch aus.

Kombination: Umformen und Zerspanen

Auch in der medizintechnischen Fertigung stehen Kosten und Produktivität immer mehr im Fokus. Jossi Orthopedics entwickelte deshalb das Hybrid Manufacturing – eine Kombination aus Umformen und spanender Bearbeitung. Vor allem bei der Produktion von Hüftschalen ist es wesentlich wirtschaftlicher, die Hüftschale aus einer Blechplatte zu formen als aus einem Rohling zu fräsen. Je grösser der Durchmesser und je kleiner die Wandstärke desto wirtschaftlicher ist der gesamte Prozess. Auch Ausformungen können per Umformprozess generiert werden.

Weniger Wärmeeintrag mit kurzen Pulsen

Laserschneiden ist bei der Herstellung von medizinischen Stents das Fertigungsverfahren der Wahl – wegen seiner Präzision und seiner Qualität. In den letzten Jahren wurden beachtliche Fortschritte gemacht, mit neuen Lasertechnologien gute Strahlqualitäten zu erzielen. Zusätzlich zur Diode als Pumpenquelle haben alternative Pumpmedien und Resonatorkonzepte wie Faser- und Scheibenlaser Eingang in die industrielle Lasernutzung gefunden. Andere Forschungsobjekte sind Ultrakurzpulslaser wie Femto- und Pikosekundenlaser mit dem Ziel, den Wärmeeintrag während des Bearbeitungsprozesses zu verringern.

Ein grosses Themengebiet in der medizintechnischen Fertigung sind additive Verfahren. Diese haben den Vorteil, dass auch komplexe Geometrien ohne Mehrkosten herzustellen sind. Das bietet neue Möglichkeiten beispielsweise in der Konstruktion von Hüftschäften mit funktionellen Kanälen. <<

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