Endoprothesen-Beschichtungen

Seit ca. 25 Jahren werden moderne Verfahren der Oberflächentechnik für die Lösung von tribologischen Problemen bei Gelenkimplantaten eingesetzt. Neben der Ionenimplantation werden Plasmaverfahren unter Vakuumbedingungen genutzt. Bei der Ionenimplantation werden Stickstoffionen in die Oberflächenrandzone geschossen, um eine Härtesteigerung und damit besseres Verschleißverhalten zu erreichen.

Bei der Beschichtung werden Hartstoffschichten wie TiN, CrN oder DLC genutzt, um den Reibkoeffizienten z.B. gegen Polymere zu verbessern. Deren Biokompatibilität ist vielfältig untersucht worden.

Die Abbildung unten zeigt ein mit verschiedenen Hartstoffschichten beschichtetes Hüfgelenk.

Bild 1_Hüftgelenk

Hüftgelenk mit verschiedenen Hartstoffschichten

Die TiN-Beschichtung des Hüftkopfes verbessert das Verschleißverhalten im Gelenkimplantat!

reduktion_vrschleiß

Verschleißverhalten eines CoCr-Hüftkopfes (32 mm) gegen UHMWPE
w (Gesamtverschleiß) = w (unbeschichtet) / -w (beschichtet)

Durch die TiN-Schicht wird der Abrieb in der Polymerpfanne (UHMWPE) deutlich reduziert.

Literatur zur Biokompatibilität der TiN-Schichten:

  • R. A. Poggie, A. K. Mishra, J. A. Davidson, Three-body abrasive wear behaviour of orthopaedic implant bearing surfaces from titanium debris, Journal of Materials Science: Materials in Medicine 5 (1994) 387-392
  • J. J. A. M. van Raay, P. M. Rozing, C. A. van Blitterswijk, R. M. van Haastert, H. K. Koerten, Biocompatibility of wear-resistant coatings in orthopaedic surgery in vitro testing with human fibroplast cell cultures, Journal of Materials Science: Materials in Medicine 6 (1995) 80-84

Verfahren