PDF-Download - The Linde Group

LINDE TECHNOLOGY #1.11 // Medizintechnik12Hightech im OP: Chirurgen passen Hüft- oder Knie-Implantateoptimal in den menschlichen Bewegungsapparat ein. DamitImplantate aus Stahl und Knochengewebe eine stabile Verbindungeingehen, müssen sie sich miteinander verbinden.Linde-Experten haben ein Verfahren entwickelt, das schwammartigeMetalloberflächen erzeugt (Foto unten). Die poröseStruktur sorgt dafür, dass sich Zellen optimal anlagern können.nischen Instrumenten im Körper verbessern“, erklärt Forêt. Denn dieBeschaffenheit der Oberfläche spielt eine große Rolle dabei, ob einFremdkörper vom menschlichen Immunsystem akzeptiert oder abgestoßenwird: Auf einem Implantat mit einer rauen Oberfläche könnenzum Beispiel Knochenzellen besser anwachsenals auf einer spiegelglatten Fläche. In den winzigenHohlräumen könnten auch Wirkstoffe eingelagertwerden, die Abstoßungsreaktionen verhindern. Dasist zum Beispiel bei Stents wichtig, die verengteBlutgefäße offen halten sollen. Spritzen, medizinischeInstrumente oder Elektroden von Herzschrittmachernaus dem neuen Material könnten mit Antibiotikabestückt werden, um bakterielle Infektionen zu vermeiden.Ausgangspunkt der Entwicklung war ein Effekt, auf den Wissenschaftlerum Christoph Laumen, Leiter Prozessindustrie Metallurgieund Glas bei Linde Gases, und Sören Wiberg von der Linde-TochterAGA Gas in Schweden 2006 ganz zufällig stießen: Für Materialtestssetzten die Linde-Forscher Edelstahl einer Atmosphäre aus dem EdelgasArgon und Wasserdampf aus – bei Temperaturen von mehr alsheiSSer dampffrisstMikroPorenin Stahlhülle.1.000 Grad Celsius. Das Wasser reagierte mit den LegierungsbestandteilenNickel, Chrom, Molybdän, Kobalt und Silizium. Dadurch bildetensich an der Oberfläche Körner verschiedener Metalloxide. Anschließendsetzten die Forscher den Stahl einer heißen Wasserstoffatmosphäreaus, um die Oxide wieder zu entfernen. Dochzu ihrer Überraschung blieb unter bestimmten Bedingungenein luftiges Metallgerüst mit zahlreichenPoren und Hohlräumen zurück – deren Durchmesserzwischen einem und zwanzig Mikrometern variierte.Die poröse Schicht, ungefähr so dick wie einmenschliches Haar, unterschied sich auch in ihrerchemischen Zusammensetzung vom massiven Ursprungszustand.„Während der Oxidation wandern Elemente wieChrom zur Oberfläche. Das macht die poröse Schicht noch korrosionsbeständiger“,berichtet Forêt.Um die Porenbildung gezielt steuern zu können, beschäftigtensich die Materialexperten in den folgenden Monaten intensiv mit demWerkstoff und den chemischen Prozessen: „Wir haben herausgefunden,wovon die Größe der Poren abhängt und wie wir einheitliche