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Orthopädie: Revolutionäres Implantatmaterial

Deutschen Wissenschaftern ist es gelungen, einen keramischen Werkstoff, der wegen seiner biologischen Inaktivität bisher nur beschränkt als Implantat eingesetzt werden konnte, so zu verändern, daß Knochenzellen besser anheften, was einen besseren Verbund zwischen Implantat und körpereigenem Knochen ermöglicht.

Die Kooperation der Orthopädischen Klinik und dem Institut für Gesteinshüttenkunde der Rheinisch-Westfälischen Technischen Hochschule Aachen brachte ein revoltionäres Ergebnis: Aktiviertes Aluminiumoxid als Implantatmaterial.

In der Orthopädie sind Oxidkeramiken als belastungsstabiler, verschleißbeständiger Werkstoff bekannt. Sie erzeugen im Vergleich mit anderen Prothesenmaterialien deutlich weniger Abriebpartikel. Eine Lockerung der Prothese, die üblicherweise nach etwa 15 Jahren eintritt, wird so verhindert oder deutlich verzögert.

Da rein keramische Prothesen nicht bioaktivsind, entsteht zwischen Knochen und Implantat statt eines festen Verbundes eine Bindegewebszwischenschicht. Das hat eine deutlich frühere Lockerung zur Folge, so daß bisher rein keramische Prothesen nicht denkbar waren.

In der Kooperation der beiden Institute konnten nun erstmals mechanisch hoch belastbare Oxidkeramiken so bearbeitet werden, daß an der Oberfläche bioaktive Gruppen entstehen, die zu einem deutlich verbesserten Material-Knochen-Kontakt führen. Das Verfahren ist einfach und kostengünstig, es lassen sich selbst komplexe Geometrien und Hinterschneidungen gezielt bioaktivieren.

Auch nach der Bioaktivierung zeigen die Oxidkeramiken die gleichen mechanischen Eigenschaften wie das unbehandelte Ausgangsmaterial. Zellkulturtests zeigten, daß menschliche Osteoblasten, die für den Knochenaufbau verantwortlich sind, an diesem Material deutlich besser anheften und schneller wachsen. Dies lässt auf ein deutlich verbessertes Einheilungsverhalten der Keramikprothese im Körper und damit auf eine längere Tragdauer schließen.

Das Interesse der Industrie an dieser weltweit zum Patent eingereichten Entwicklung ist hoch, potentielle Lizenznehmer haben in weiteren Tests bereits die Reproduzierbarkeit der Aktivierung nachgewiesen. Nun müssen die Langzeitauswirkungen auf den tierischen und menschlichen Organismus untersucht werden, die durch die an der Oberfläche gebildeten Hydroxide eintreten.

Der Übertragung dieser Technik auf Implantate sowie der technisch möglichen Ankopplung weiterer bioaktiver Substanzen an die Oberfläche wird zukünftig ein besonderer Stellenwert zufallen, da sich dadurch neue Anwendungen im Gelenk-, Wirbel- und Dentalbereich erschließen.

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