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Aktuelles

Magnesium Medical Implants for Orthopedic Application: MagImp

Projektpartner:

  1. ELB: Eloxalwerk Ludwigsburg Helmut Zerrer GmbH
  2. Königsee Implantate
  3. TU Dortmund

Projektstart: Juli 2022

Motivation und Ziel:

Als medizinische Implantate finden bereits einige Metalle und ihre Legierungen Anwendung, wobei die Wissenschaft und Industrie sich mit der Weiterentwicklung hinsichtlich der Biokompabilität beschäftigt. Mittlerweile sind kommerziell verschiedene Implantate aus Stahl, Titan oder Polymeren verfügbar. Diese Art von Implantaten weist aber viele Probleme auf, da sie nicht bioresorbierbar oder biodegradierbar sind und somit nach langem Verbleib im Körper zu Infektionen und Abstoßreaktionen führen können. Werden Implantate zur Knochenheilung verwendet, müssen diese nach erfolgreichem Heilungsprozess in einer weiteren Operation entnommen werden.

Der große Vorteil von Magnesium (Mg) und entsprechenden Legierungen ist, dass diese neben der besonders guten Biokompatbilität auch bioresorbierbar und -degradierbar, sodass eine bioaktive Implantation möglich ist. Diese Materialien werden bei Verbleib im Körper zersetzt, ohne dass toxische Stoffe freigesetzt werden. Auch eine weitere Operation zur Entnahme nach Knochenheilung wird dadurch überflüssig. Zusätzlich stimulieren Mg-Legierungen den Heilungsprozess verletzter Knochen auf molekularer Ebene aufgrund ihrer osteoinduktiver und osteokonduktiver Eigenschaften. Weiterer Vorteil dieser Materialien sind ihre großartigen mechanischen Eigenschaften, wie die geringe Dichte und Duktilität, die dem menschlichen Knochen sehr ähnlich ist.

Um den Einsatz dieser Mg-Materialien möglich zu machen, müssen jedoch noch einige Hürden genommen werden. Die zu schnelle Zersetzung eines ungeschützten Mg-Implantats im Körper führt zu mechanischer Instabilität, bevor die Knochenheilung vollständig abgeschlossen ist. Um dieses Problem zu lösen, sticht PEO (plasma-elektrolytische Oxidation) hervor als umweltfreundliche Oberflächenveredelung mit hervorragendem und definierbaren Korrosions- und Verschleißschutz für Magnesium.

Ziel dieses Projekts ist es, ein PEO-veredeltes Implantat zu entwickeln, das zwei Monate lang formbeständig im menschlichen Körper bleibt. Hierzu arbeiten die Partner aus Königssee Implantate, der TU Dortmund und das Team von ELB eng zusammen.

Kollaborierende Partner und ihre Aufgaben im Projekt:

Köngisee Implantate: Herstellung verschiedener Mg-Schrauben-Implantate

ELB: Entwicklung der definierbaren PEO-Oberfläche, die die Formstabilität gewährleitet

TU Dortmund: Entwicklung und Durchführung entsprechender Korrosions- und Formbeständigkeitstests

Magnesium Medical Implants for Orthopedic Application: MagImpGefördert durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz