MAT MEDIZINTECHNIK UG (HAFTUNGSBESCHRÄNKT)

Seit ca. 25 Jahren werden moderne Verfahren der Oberflächentechnik für die Lösung von tribologischen Problemen bei Gelenkimplantaten eingesetzt. Neben der Ionenimplantation werden Plasmaverfahren unter Vakuumbedingungen genutzt. Bei der Ionenimplantation werden Stickstoffionen in die Oberflächenrandzone geschossen, um eine Härtesteigerung und damit besseres Verschleißverhalten zu erreichen. Bei der Beschichtung werden Hartstoffschichten wie TiN, CrN oder DLC genutzt, um den Reibkoeffizienten z.B. gegen Polymere zu verbessern. Deren Biokompatibilität ist vielfältig untersucht worden. Die Abbildung zeigt ein mit verschiedenen Hartstoffschichten beschichtetes Hüftgelenk.

Viele Instrumente in der Medizintechnik unterliegen einem erhöhten Verscheiß. Davon betroffen sind fast alle Schneidinstrumente. Hartstoffbeschichtungen wie TiN, TiAlN, TiCN können die Lebensdauer und damit die Verwendbarkeit teilweise um den Faktor 3 bis 5 erhöhen. Die Abbildung zeigt OP-Scheren mit einer TiN-Beschichtung.

Bei koronare wie periphere Stents kann die Restenosegefahr durch eine entsprechende Oberflächentechnik wesentlich verringert werden. Abb. 1 zeigt eine Auswahl verschiedener Hersteller. Neben der passiven Oberflächentechnik gibt es aktive Schichten, dieunter „Drug eluting“ beschrieben werden. Bei der passiven Oberflächentechnologie werden z.B. Beschichtungen und die Ionenimplantation eingesetzt, um die Hemokomtaibilität zu verbessern und dieRestenosegefahr zu verringern. Bei der Ionenimplantation werden Kohlenstoffionen in die Oberfläche geschossen. Dadurch entsteht eine Sperrschicht unmittelbar unter der Metalloberfläche. Abb. 2 zeigt diesen Effekt in einem schematischen Tiefenprofil. Bei Beschichtungen wie z.B. DLC, Iridiumoxid ua. kann die Schicht die Ausdiffusion von allerisch wirkenden Elemente wie zB. Nickel unterdrücken, wenn die Oberfläche innen und außen dicht abgeschlossen wird.

Die in der Zahntechnik eingesetzten Metalle haben einen deutlichen Nickelanteil, der bei vielen Patienten zu allergischen Reaktion führt. Eine Abhilfe kann hier die Beschichtung mit TiN bringen. Diese Hartstoffschicht wirkt als Sperrschicht für die Ausdiffusion von Ni. Die Abbildung zeigt verschiedene Gußstücke nach der TiN-Beschichtung.

Zur Verbesserung des Gleitverhalten setzen wir Beschichtungen mit Hydrogele ein. Um eine antibakterielle Wirkung zu erreichen, werden die Katheter mit Silber oder Wirkstoffen beschichtet. Die Beschichtung von Kathetern verfolgt zwei Ziele: zum einen soll das Gleitverhalten im menschlichen Körper verbessert werden, zum andern soll bei Langzeit-Kathern das Infektionsrisiko am Übergang zum Körper verringert werden. Die Abbildung zeigt Katheter mit einer partiellen Silberbeschichtung.

Die Oberflächen erhalten eine spezielle Rauhigkeit durch Strahlprozesse. Bei dosierten Strahlprozesse kann auch eine Oberflächen-Verdichtung/Härtung erfolgen. Die Knochenkontaktflächen von Implantaten werden oft sehr rau gestrahlt, um das Anwachsverhalten zu verbessern. Die Abbildung zeigt die Rückseite eines Femurs, dass mit F7 Korund gestrahlt wurde. Die Vorderseite ist mit TiN beschichtet. Die Übergangszone kann genau eingehalten werden.

Die Oberflächen müssen noch geschliffen und poliert werden. Metallische Gelenkimplantate müssen eine hohe Oberflächengüte aufweisen, da diese oft gegen Polymer-Komponenten, Keramik-Komponenten oder Metall-Komponenten laufen. Die Abbildung zeigt Femur-Komponenten und Tibia-Komponenten eines Kniegelenkes nach dem Polieren. Die Rauhigkeitswerte müssen weit unter Rz < 1µm liegen. Dannach erfolgt die Beschichtung z.B. mit TiN.