Nanostrukturierte Implantate können die Knocheneinheilung fördern
18.08.2020
Das Institut für Produktionstechnik und Umformmaschinen (PtU) der TU Darmstadt erforscht ein neues Verfahren zur Produktion nanostrukturierter Implantatwerkstoffe. Die Nanostruktur kann die Biokompatibilität gegenüber herkömmlichen Implantaten verbessern, womit die Gesundheit und Lebensqualität von Patienten gesteigert werden kann. In dem interdisziplinären Projektteam arbeiten Forschende aus Medizin, Materialwissenschaften und Maschinenbau zusammen.
Das Projekt IdentiTI wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung im Rahmen der KMU-Innovationsoffensive Materialforschung für Gesundheit und Lebensqualität gefördert. Projektpartner sind das Medizintechnik-Startup ADVANTIQX, das Institut für Werkstoffe der TU Braunschweig und die Schweizer Feinwerktechnik GmbH.
Die Produktion nanostrukturierter Implantatwerkstoffe
Ein vom PtU in Darmstadt entwickelter Prozess zur Produktion feinkörniger Werkstoffe ist das Equal-Channel-Angular-Swaging (ECAS). Der Fokus aktueller Forschungsarbeiten liegt auf der Entwicklung einer neuen Prozesskette, in der aus grobkörnigem Ausgangsmaterial über Kornfeinung der feinkörnige Implantatwerkstoff kontinuierlich und somit wirtschaftlich hergestellt wird. Ziel ist die Anpassung und Weiterentwicklung der Prozesskette zur Herstellung von nanostrukturierten Titanlegierungen für Implantate. Das Verfahren ermöglicht eine inkrementelle Scherung des Materials durch oszillierende Werkzeuge mit geformten Backen bei einem kontinuierlichen Vorschub.
Aktuell werden das Umformverhalten von Titan sowie die Korrelation von Prozess- und Werkstoffgrößen erforscht. Die Steifigkeit des Materials wird durch eine nachgelagerte Wärmebehandlung am Institut für Werkstoffe der TU Braunschweig (IfW) an die Steifigkeit des menschlichen Knochens angepasst. Die Forschungsfrage ist, ob dies eine optimale Lastübertragung zwischen dem Implantat und dem Knochen gewährleisten kann, sodass ein Knochenrückgang aufgrund von Unterbelastung des Gewebes verhindert und dem Implantatverlust vorgebeugt wird.
Neben dem Material ist das Design und die Fertigbearbeitung des Implanats für die Lastübertragung von entscheidender Bedeutung. Das junge Medizintechnik-Startup ADVANTIQX und die Firma Schweizer Feinwerktechnik arbeiten an der Veredelung der nanostrukturierten Materialien zu einem innovativen Implantat.
