Poröse Keramik und Filterkeramik

Gruppe

Knochenersatzmaterial

Thema

Edelstahlschaum.

Titanimplantat der Größe 24x15x10 mm.

Mit Knochen durchwachsenes Titanschaumimplantat.

Offenzellige keramische und metallische Schäume besitzen eine spongiosaartige Struktur, welche der natürlichen Knochenstruktur des Menschen nahezu identisch ist. Sie eignen sich besonders gut als Ersatzmaterial für Knochendefekte, weil sie von den körpereigenen Knochenzellen und  Blutgefäßen sehr gut durchwachsen werden und somit komplett eingebaut werden können. Aufgrund dieser hohen Osteointegration sind sehr schnelle Heilungsverläufe beim Patienten möglich.


Durch die Materialauswahl und einen speziellen Aufbau der zellularen Keramiken und Metalle kann auch das sogenannte Stress Shielding verhindert werden. Dabei wird - insbesondere im Übergangsbereich zwischen Vollimplantat und Knochen - die Implantatsteifigkeit gezielt so eingestellt, dass eine Spannungsabschirmung des Knochens durch das Implantat vermieden wird. Dadurch wird das Knocheneinwachsverhalten verbessert und eine Ursache späterer Implantatlockerungen vermieden. So kann das Risiko von Revisionsoperationen verringert werden, die für den Patienten eine große Belastung darstellen.

An den Fraunhofer Instituten IKTS und IFAM werden gemeinsam Knochenersatzmaterialien aus Metallschäumen mit hoher Biokompatibilität entwickelt. Der derzeitige Schwerpunkt liegt auf folgenden Materialien:

  • Titan und seine Legierungen
  • Edelstahl 316L
  • Tantal

Insbesondere die Ergebnisse der Titan-Schaumentwicklungen lassen eine sehr gute Bioverträglichkeit bei hoher Steifigkeit und Festigkeit der Implantate erwarten. Tierversuche haben gezeigt, dass die Titanschäume innerhalb eines halben Jahres komplett vom Knochen durchwachsen werden können und der Knochen sich direkt an die Oberfläche der Stege des Titanschaumes anlegt. Dies resultiert in sehr guten Verbundeigenschaften und Belastbarkeiten.


Darüber hinaus werden auch keramische Knochenersatzmaterialien aus Hydroxylapatit und resorbierbarem Tricalciumphosphat entwickelt.

 

Leistungsangebot

 

  • Entwicklung von Schaumkeramiken und Metallschäumen für Knochenersatzmaterial
  • Suspensions- und Beschichtungsentwicklung
  • Charakterisierung von keramischen und metallischen Schäumen

 

Technische Ausstattung

 

  • Leistungsfähige Maschinentechnik für die Entwicklung und Herstellung von Knochenersatzmaterialien aus Schaumkeramik und Metallschaum im Technikumsmaßstab
  • Analysetechnik für Suspensionen
  • Analysetechnik zur Charakterisierung der entwickelten Schäume

 

Beispiele und Referenzen

 

  • Offenzellige TCP- und HAP-Schaumkeramiken für Implantate
  • Offenzellige Titan- und Tantalschäume für Implantate