Charakterisierung der Abbaureaktionen an der Oberfläche von Implantatlegierungen

Eine Vielfalt von modernen Materialien werden heutzutage als Implantatwerkstoffe mit Stützfunktionen im Organismus eingesetzt. Dazu zählen vor allem Stähle, Titanlegierungen und Titan, keramische Werkstoffe sowie Polymere. Moderne Implantatwerkstoffe zur Knochenstabilisierung müssen eine Reihe von Anforderungen erfüllen, um sich für den medizinischen Einsatz zu qualifizieren. Dazu gehören mechanische Festigkeit für eine dauerhafte Gewährleistung der Kraftübertragung zwischen Implantat und Knochen, Korrosionsbeständigkeit für die Langzeitstabilität des Materials und zur Vermeidung korrosiver Schädigung sowie Biokompatibilität zur Vermeidung der Schädigung des Gewebes durch Werkstoff- oder Korrosionsprodukte. Die an der Oberfläche der Implantate ablaufenden Wechselwirkungen mit Gewebe und Körperflüssigkeiten bedürfen deshalb einer Untersuchung, weil sie in ungünstigen Fällen zur beschränkten Anwendbarkeit des Implantats, seinem Abbau oder unerwünschten Körperreaktionen führen können.

Grundsätzlich können die verwendeten Materialien nach ihrer Langzeitstabilität unterschieden werden. Inerte Materialien werden entweder nach einem bestimmten Heilungszeitraum operativ wieder entfernt oder verbleiben dauerhaft im Knochen. Biologisch abbaubare Materialien werden dagegen im Verlauf des Heilungsprozesses vom Körper resorbiert und durch neues Knochengewebe ersetzt.

In der Entwicklung moderner Implantatwerkstoffe stellen seit einiger Zeit biokompatible, sich im Organismus auflösende Werkstoffe einen aktuellen Forschungsschwerpunkt dar. Diese Implantate sollen in idealer Weise für eine notwendige Zeit Stützfunktionen ausüben, danach aber durch biologische Abbauprozesse aus dem Organismus entfernt werden und so eine zweite Operation unnötig machen. Mg-Legierungen sind hierfür gut geeignet, da sie ähnliche Elastizitätsmodule wie das Knochengewebe und eine hohe Biokompatibilität besitzen. Weitere Legierungsbildner, wie z.B. Zn, Li und Seltene Erden werden bei der Auflösung der Legierung im Organismus transportiert, abgelagert und ausgeschieden. Um die Biokompatibilität dieser neuen Legierungen zu testen und den Abbaumechanismus zu klären, ist eine Bestimmung der Legierungsbildner im umgebenden Knochenmaterial erforderlich. Die dafür verwendeten Analysenverfahren müssen aufgrund der teilweise zu messenden sehr geringen Konzentrationen sehr empfindlich sein und in der Lage sein, diese geringen Konzentrationen mit hoher örtlicher Auflösung zu messen.

Quelle: Aktuelle Wochenschau