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Implantatmaterialien aus Titan

Ganz wie der eigene Knochen

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Nach der Verdichtung der Pulver in der Form werden Binder und Platzhalter in mehreren Schritten entfernt. Paraffin verschwindet im Lösemittelbad, der Platzhalter im Wasserbad, Polyethylen beim Erhitzen durch thermische Zersetzung. Die mechanische Festigkeit des Implantats wird wiederum durch den bereits erwähnten Sinterprozess erreicht.

Implantate kostengünstig herstellen

Auf diese Weise ist es gelungen, die Formgebung des porösen Implantats zu automatisieren. Diese Ergebnisse ermutigten die Jülicher Forscher zu einem weiteren Schritt bei der Nutzung des MIM-Verfahrens. „Für manche Zwecke braucht man Implantate, die gleichzeitig Bereiche mit größerer Porosität und dichte Bereiche haben“, erklärt Dr. Bram. Das MIM-Verfahren wurde dafür auf zwei Komponenten ausgelegt (2C-MIM) und in einer Doktorarbeit intensiv untersucht (Bild 1).

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Es werden zwei Partikelmischungen von verschiedenen Seiten in die speziell konstruierte Form geleitet und dort verdichtet. In der Kunststoffindustrie ist der Mehrfach-Spritzguss bereits gängige Praxis. Bei der Implantatherstellung gab es viele offene Fragen wie beispielsweise: Wie hoch kann der Anteil der Feststoffe gegenüber dem Binder sein? Oder: Wie halten dichter und poröser Teil zusammen?

Die Forscher testeten verschiedene Zusammensetzungen aus Metall- und Platzhalterpartikeln und Bindern. Einige Mischungen erwiesen sich als ungeeignet, weil sie zu früh flüssig wurden. Andere ließen sich nicht gut durch die Schnecke in der Maschine transportieren. Es stellte sich heraus, dass der maximal mögliche Anteil fester Partikel bei der Mischung mit Platzhalter größer war (68 Prozent) als bei der Mischung ohne Platzhalter (64 Prozent), weil Partikel-Platzhalter-Mischungen eine höhere Packungsdichte besitzen. Daraus resultiert ein geringerer Bedarf an Binder bei der Platzhaltermischung. Die schließlich gewählte Bindermischung bestand aus 60 Prozent Paraffin, 35 Prozent Polyethylen und 5 Prozent Stearinsäure.

Ergebnis des 2C-MIM-Prozesses sind formtreue Implantate, deren Kontaktstelle zwischen dichtem und porösem Bereich definiert ist. „Durch diese Automatisierung könnten wir solche Implantate viel kostengünstiger herstellen, wenn alle Probleme gelöst sind“, so Dr. Bram. Prinzipiell sind Wirbelsäulenimplantate für den kompletten Bandscheibenersatz möglich (Bild 2).

Kontakt

Forschungszentrum Jülich GmbH

D-52428 Jülich

www.fz-juelich.de

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