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Foto: PhotoDisc
Löst sich das Implantat auf, muss es nicht operativ entfernt werden.
 
Chirurgie 20. Oktober 2009

Metallisches Glas für Knochenchirurgie in der Pipeline

Neuentwicklung: Bioresorbierbares Implantat löst sich nach der Heilung auf.

Materialforscher haben eine Legierung entwickelt, aus der eine neue Generation von biologisch abbaubaren Knochenimplantaten entstehen könnte.

Bioresorbierbare Implantate sollen Knochen nur so lange stabilisieren, bis sie verheilen. Das Metall löst sich im Körper im Lauf der Zeit auf und muss nicht mehr operativ entfernt werden. Besonders vielversprechend sind Implantate aus Magnesiumlegierungen. Dieses Leichtmetall ist mechanisch stabil und zäh, baut sich aber im Körper rasch und vollständig ab. Überdies sind die beim Abbau entstehenden Ionen körperverträglich. Einen schwerwiegenden Nachteil haben aber alle Magnesium-Legierungen: Bei deren Abbau bildet sich Wasserstoff. Es entstehen Gasblasen, die das Knochenwachstum und damit die Heilung behindern und zudem zu Entzündungen führen können.

Diese Nebenwirkungen konnten nun vermieden werden: Materialforschern der ETH Zürich gelang es, eine Magnesium-Zink-Kalzium-Legierung als metallisches Glas herzustellen, das körperverträglich ist und ein stark verändertes Abbauverhalten zeigt.

Metallische Gläser werden durch schnelles Abkühlen aus der Schmelze hergestellt. Dadurch können sich die Atome nicht in einer Gitterstruktur anordnen. Diese Gläser besitzen eine amorphe Struktur wie Fensterglas. Mit diesem Verfahren kann der Magnesiumschmelze viel mehr Zink beigemengt werden als in herkömmlichen Legierungen. Die neue Legierung enthält bis zu 35 Prozent Zink- und fünf Prozent Kalzium-Atome, der Rest entfällt auf Magnesium. Eine kristalline Magnesium-Zink-Legierung kann höchstens 2,4 Prozent Zink-Atome enthalten. Ist deren Anteil höher, bildet sich innerhalb des Magnesiums eine unerwünschte kristalline Phase aus. Der Vorteil des hohen Zinkgehalts: Er verändert die Korrosion des Magnesiums. Klinische Tests mit kleinen Plättchen aus der neuartigen Magnesium-Zink-Kalzium-Legierung zeigten keine Wasserstoffentwicklung.

 

Quelle: Zberg, B. et al.: Nature Materials 2009; doi: 10.1038/nmat2542

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