Entwicklung einer Aluminium- und Vanadium-freien Titanlegierung auf Basis technisch reinen Titans für den Einsatz in der Osteosynthese und Implantattechnik

19708 N

 

Forschungsstelle 1: Technische Universität Braunschweig
Institut für Werkstoffe
Langer Kamp 8
38106 Braunschweig
Projektleiter 1: Carsten Siemers 
Forschungsstelle 2: DECHEMA Forschungsinstitut
Theodor-Heuss-Allee 25
60486 Frankfurt am Main
Projektleiter 2: PD Dr. Wolfram Fürbeth
Laufzeit: 01.01.2018 - 30.06.2020

 

Titanwerkstoffe werden seit etwa 30 Jahren in der Osteosynthese und der Implantattechnik eingesetzt. Sie kombinieren eine hohe Festigkeit mit einer geringen Steifigkeit, die zu einer hohen Biofunktionalität führen und so die Gefahr der Lockerung bzw. des Bruchs des Implantates minimieren. Zudem sind Titanlegierungen wegen ihrer Titanoxidschicht bioverträglich und korrosionsbeständig. Die am häufigsten in der Medizintechnik eingesetzten Titanlegierungen sind Ti Al6 V4 und Ti Al6 Nb7. Sie enthalten neben Titan auch noch Aluminium und Vanadium bzw. Niob. Bei einer Beschädigung der Oxidschicht des Implantats können Metallionen in den Körper und damit in den Blutkreislauf gelangen. Aufgrund der negativen Auswirkungen von Aluminium auf den menschlichen Organismus und des zelltoxischen Verhaltens von Vanadium soll eine Aluminium- und Vanadium-freie Titanlegierung entwickelt werden. Sie soll neben Titan ausschließlich Legierungselemente enthalten, die bereits im menschlichen Körper vorkommen oder für die keine negativen Auswirkungen bekannt sind. Mit Hilfe von Simulationen sollen zunächst geeignete Zusammensetzungen identifiziert werden, die dann im Labormaßstab hergestellt und in Bezug auf ihre Eigenschaften charakterisiert werden. Zusätzlich sind umfangreiche Untersuchungen zum Korrosionsverhalten geplant, um zu verstehen, in welchem Umfang Metallionen in das Gewebe eindringen können, das das Implantat umgibt. Vielversprechende Legierungen sollen in größerem Maßstab hergestellt, charakterisiert und in realen Bauteilen getestet werden. Schließlich wird die Funktionalität der Oberfläche durch Plasmaanodisieren definiert eingestellt. Zum Projektende steht dann ein neuer Titanwerkstoff für die Anwendung in der Medizintechnik zur Verfügung.  Er kann insbesondere von kleinen und mittelständischen Unternehmen in Deutschland eingesetzt werden, um gegenüber ausländischen Marktführern einen Wettbewerbsvorteil zu erzielen. Eine neue biokompatible Legierung auf Basis von Titan könnte einen entscheidenden Wettbewerbsvorteil für deutsche Unternehmen bringen. Nur mit neuen innovativen Materialien können deutsche Unternehmen im dem größtenteils durch amerikanische und asiatische Unternehmen geprägten Markt bestehen.

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BMWi-Logo Das IGF-Vorhaben Nr. 19708 N der Forschungsvereinigung DECHEMA, Gesellschaft für Chemische Technik und Biotechnologie e.V., Theodor-Heuss-Allee 25, 60486 Frankfurt am Main wurde über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.
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