Poröses Titan bei Bandscheibenschaden

Foto: Modell einer Wirbelsäule

Das Implantat soll bei Band-
scheibenproblemen Schmerzen
lindern; © Hemera

Stabil muss es sein - aber gleichzeitig porös und von Hohlräumen durchzogen: So können Implantat und benachbarte Wirbel schnell und nahtlos miteinander verwachsen. Forscher brachten nun ihr Fachwissen über poröse Werkstoffe aus der Brennstoffzellenforschung auch im medizinischen Bereich zum Einsatz. Das Ergebnis ist ein Wirbelsäulenimplantat aus porösem Titan.

Grundlage für poröse Werkstoffe ist die Platzhaltermethode: Titanpulver und ein Platzhalterpulver werden zunächst vermischt. Unter dem Druck von 100 Tonnen wird das Gemisch in einen Block gepresst. So entsteht das Halbzeug, welches durch mechanische Bearbeitung wie etwa Fräsen in die gewünschte Form gebracht wird. Um das Werkstück porös zu machen, wird es auf rund 80 Grad erhitzt. Der Platzhalter zersetzt sich, entweicht und hinterlässt die gewünschten Poren. Ein weiteres kontrolliertes Erhitzen, das Sintern, dient der Festigung des Titans; eine Temperatur von etwa 1300 Grad erlaubt es Atomen, zu wandern und die Titankörner stabil zu verbinden.

Das Verfahren nutzt den speziellen Platzhalter Ammoniumhydrogencarbonat, der besondere Eigenschaften aufweist. "Er hat eine wesentlich niedrigere Zersetzungstemperatur als herkömmliche Platzhalter und reagiert beim Erhitzen kaum mit dem Titan. Daher hinterlässt er keine Rückstände, die die Festigkeit des Werkstoffs oder die Verträglichkeit des Implantats im Körper beeinträchtigen", erklärt Projektleiter Doktor Martin Bram. Außerdem schäumt der Platzhalter nicht beim Erhitzen. Deshalb können Größe und Anteil der entstehenden Poren genau gesteuert werden, eine für die Besiedelung mit Knochenzellen wesentliche Voraussetzung.

Implantate aus porösem Titan werden eingesetzt, um Patienten mit besonders schweren Bandscheibenschäden ein schmerzfreies Leben zu ermöglichen. Bei dem Eingriff platzieren die Ärzte zwei quaderförmige Implantate horizontal anstelle der defekten Bandscheibe. Mit der Zeit verwachsen sie mit den benachbarten Rückenwirbeln und stabilisieren diese.

MEDICA.de; Quelle: Forschungszentrum Jülich