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Vortrag

Makroporöse Ti-45Nb Strukturen zur Füllung von Knochendefekten

Freitag (29.09.2017)
15:00 - 15:30 Uhr Florenz
Bestandteil von:


Neuere Entwicklungen im Bereich der metallischen Materialien für lasttragende Implantate für Orthopädie und Knochenfrakturheilung sind Legierungen des Ti-Nb Systems, insbesondere beta-phasige Zustände. Diese gewinnen immer mehr an Bedeutung aufgrund der Biokompatibilität ihrer Bestandteile und ihrem geringen E-Modul und der damit verbundenen geringen Steifigkeit. Eine Möglichkeit den E-Modul noch weiter zu senken sind makroporöse Implantatgeometrien. Eine poröse Matrix für Knochenersatzmaterial sollte mindestens 50 vol.-% Porosität mit einer optimalen Porengröße von 150-300 µm beinhalten zugunsten des Einwachsens von Knochengewebe. Zudem sollten die elastischen Eigenschaften ähnlich denen des Knochens sein. In der aktuellen Studie wurden verschiedene Siebfraktionen von gasverdüstem sphärischen Ti-45Nb Pulver für pulvermetallurgische Studien eingesetzt. Zunächst wurden diese ohne Platzhalterphase in Ar-Atmosphäre bei 873 K und einem Druck von 700 MPa verdichtet um den Einfluss der Partikelgröße auf das Gefüge und die mechanischen Eigenschaften der Proben aufzuklären. Mit der Fraktion < 45 µm wurden Presslinge mit fast 100% theoretischer Dichte erreicht. E-Modul-Werte von ca. 70 GPa und Festigkeiten von ca. 500 MPa wurden mittels quasistatischem Druckversuch bestimmt. Beim Heißpressen von gasverdüstem Pulver, was einem zusätzlichen Mahlprozess unterzogen wurde, konnten Festigkeiten von ca. 900 MPa erreicht werden unter Beibehaltung vergleichbarer Werte für den E-Modul.

Auf der Basis dieser Arbeiten wurden makroporöse Ti-45Nb Proben hergestellt. Dazu wurde das Ti-45Nb Pulver mit NaCl als Platzhalterphase (125-300 µm) heißgepresst. Die makroporösen Presslinge mit Porositäten zwischen 30 und 60 vol.-% zeigen im Druckversuch Festigkeiten bis zu 100 MPa, was ungefähr dem Festigkeitsniveau von humanem kortikalen Knochen entspricht. Weiterhin wurden die Presslinge mit Calciumphosphat-Zement beschichtet um die Bioaktivität der Oberfläche zu erhöhen. Die Schichten aus calciumdefizitärem Hydroxylapatit wurden umfassend charakterisiert und die Ca-Freisetzung aus der Schicht bewertet. Die Ergebnisse zeigen das hohe Anwendungspotential makroporöser, calciumphosphatbeschichteter Ti-45Nb-Strukturen als langzeitstabile metallische Knochendefektfüllung.

Diese Arbeit wurde von der DFG im Rahmen des SFB Transregio 79 (Teilprojekt M1 und M2) gefördert.

 

Sprecher/Referent:
Romy Schmidt
Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung Dresden
Weitere Autoren/Referenten:
  • Stefan Pilz
    IFW Dresden / TU Dresden
  • Dr. Inge Lindemann
    IFW Dresden
  • Dr. Matthias Schumacher
    Technische Universität Dresden
  • Dr. Anja Lode
    Technische Universität Dresden
  • Prof. Dr. Mariana Calin
    IFW Dresden
  • Prof. Dr. Martina Zimmermann
    Technische Universität Dresden
  • Prof. Dr. Jürgen Eckert
    IFW Dresden / currently: Montanuniversität Leoben Österreich
  • Prof. Dr. Michael Gelinsky
    Technische Universität Dresden
  • Dr. Annett Gebert
    IFW Dresden