Untersuchung topographischer Strukturen verschiedener - OPUS ...

2 Kenntnisstand
bei Titansystemen dieser Art. Nach Implantation von Hüft- und
Knietotalendoprothese stellten Müller-Karow et al. einen Zusammenhang
zwischen Lockerung des Implantats und Abrieb im Prothesen-Knochen
Interface fest [28]. Abhängig von dem verwendeten Material entstehen Metall-,
Polyethylen- und Knochenpartikel welche einen weiteren Abrieb im Gelenkspalt
unterhalten. Es kann zur Entstehung von Granulationsgewebe und
Fremdkörperreaktionen, infolge dieser zu Knochendefekten, kommen [43]. Bei
der Untersuchung von künstlichen Hüftgelenken zeigten Manley und Serekian,
dass bei Belastung Biege- oder Torsionskräfte entstehen und es zu einem
erhöhten Abrieb zwischen Hüftkopf und Konus kommt [44]. Durch die hohen
punkt- oder linienförmigen Belastungsspitzen, die bei einem Impingement oder
einer Luxation der Hüftprothese auftreten, können je nach Prothesen-Material
ein erhöhter Polyethylen-Abrieb am Insertrand oder Randbrüche und
Abplatzungen bei keramischen Pfannen auftreten [45].
2.4 Metallische Biomaterialien
In der medizinischen Industrie werden verschiedene Metalle und
Metallegierungen zur Implantatherstellung genutzt. Sie finden in mannigfaltigen
Indikationen Anwendung, etwa als Osteosyntheseplatten aus Titan oder Stahl,
Stents, Hüftgelenksprothesen, Tibiakopfprothesen oder als Cochlea-Implantate.
Je nach Metall und Legierung haben die Werkstoffe stark unterschiedliche
Eigenschaften und Anwendungen. Man unterscheidet grundsätzlich Edel-
Metalle, deren Normalpotential positiv gegenüber der Wasserstoffelektrode ist,
sie sind sehr korrosionsbeständig, und in Nicht-Edel-Metalle. Für die
elektronische, atomische Struktur und den größten Teil der physikalischen
Eigenschaften fester Stoffe sind maßgeblich die starken interatomaren Kräfte
verantwortlich. Zu den stärkeren interatomaren Bindungen zählen ionische,
kovalente oder metallische [46]. Da bei metallischen Bindungen die
Valenzelektronen delokalisiert sind, weisen sie besondere elektrische
Eigenschaften auf. Die Modellvorstellung beschreibt eine kristallähnliche
Anordnung der Atomkerne [47]. Dies entspricht einem dreidimensionalen, sich
8