22.05.2018

Mit Mikrostrukturen zu besser fixierten Implantaten

An die Oberflächen von Implantaten werden sehr hohe Anforderungen gestellt. So sind zum Beispiel Hüft- und Knieendoprothesen oder auch Dentalimplantate direkt im Kno­chen fixiert und verweilen bis zu 15 Jahre und länger im menschlichen Körper. Sie halten dabei den unterschiedlichsten Belastungs­fällen stand. Um eine bestmögliche Fixierung zwischen dem Implantat und dem na­türlichen Knochengewebe zu erzielen, muss eine stabile Verbindung zwischen den lebenden Knochenzellen des Knochengewebes und der Implantatoberfläche erzielt werden.

Im Bereich der Erforschung verschiedenster biokompatibler Materialien kommen unter anderem Oberflächenprofilanalysen zum Einsatz. Diese geben Aufschluss über Mikropo­rosität und Mikrostruktur - zwei Eigenschaften, die dafür sorgen, dass an der Implantatoberflä­che das natürliche Knochengewebe in die Im­plantatoberfläche einwachsen kann. Hierdurch soll eine vorzeitige Lockerung des Implantats im Knochen verhindert werden.

Ziel ist es u.a. das Wachstumsver­halten und die Zellmorphologie von lebenden Knochenzellen auf keramischen Mikrostrukturen zu untersuchen. Diese Mikrostrukturen weisen, bedingt durch die Größe der lebenden Knochenzellen von 20 und 150 μm, Breiten und Tiefen zwischen 10 μm und 300 μm auf, um ein Einwachsen und eine gezielte Wachstumsaus­richtung der Knochenzellen zu ermöglichen.

Für aussagekräftige Ergebnisse spielt die Re­produzierbarkeit und die Charakterisierung der Mikrostrukturen eine wichtige Rolle. Die zerstörungsfreie, kontaktlose Analyse mittels z. B. Weißlicht bietet hier eine sehr gute Möglichkeit, die mikrostrukturierten Keramikoberfläche hinsichtlich der Rauhigkeit und der Qualität der ge­fertigten Mikrostrukturen zu charakterisieren.

Zerstörungsfreie Oberflächenmesstechnik eignet sich für eine Vielzahl von Anwendun­gen in der Medizintechnik. Sie ist immer dann erforderlich, wenn 2- und 3-dimensio­nale Oberflächenparameter wie z.B. Rauheit, Kontur, Topographie oder Schichtdicke auf den Mikro- und Nanometer genau reprodu­zierbar bestimmt werden sollen. Oft besteht die Anforderung, unterschiedliche Merkmale einer Probe in verschiedenen Auflö­sungen und Verfahren zu charakterisieren. In der Regel sind dafür mehrere unterschiedliche Messgeräte erforderlich. Multisensor-Oberflächenmessgeräte von FRT hingegen vereinen bewährte berührungslose Techniken wie z.B. punkt- und flächenhaft arbeitende Verfahren (chromatische, konfokale und Weisslicht-Sen­soren) sowie die Rasterkraftmikroskopie zu einem universellen Gerät.

Der sehr hohe dynamische Messbereich, die Vielseitigkeit und Erweiterbarkeit sind der Grund dafür, dass die Geräte für eine Vielzahl von Anwendungen in der Medizintechnik opti­mal geeignet sind. Sie vermessen die Stufen­höhe, Rauheit und Schichtdicke an Beschich­tungen von Blutzucker-Teststreifen genauso wie die Konturen an Blutpumpen-Flügelrädern, die Krümmungen von Intraokularlinsen und die Kanäle von Mikrofluidiksystemen.

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