Ansprechpartner

Zumdick, Naemi M.Sc.
Wiss. Mitarbeiterin
Lehrstuhl für Korrosion und Korrosionsschutz

Tel.: +49 (0)241 80-95900
n.zumdick@gi.rwth-aachen.de

Metalle für die Medizintechnik

Degradierbare Magnesium-Legierungen sowie permanente Implantate aus Ti-Legierungen sind nur zwei Beispiele gezielt weiterentwickelter Materialien für den Einsatz in der Medizin. Im Fokus der Forschungsarbeiten stehen dabei die Funktionalisierung von Oberflächen zur verbesserten Zell- und Proteinadhäsion sowie die Entwicklung von biokompatiblen, korrosionsoptimierten Legierungen. Das grundlegende Verständnis der Grenzflächenrekationen in komplexen organische und anorganischen Elektrolytsysteme dient als Basis für die Weiterentwicklung sogenannter Artificial Simulated Body Fluids für In-vitro-Testmethoden. So kann das Werkstoffverhalten, insbesondere in Hinblick auf Korrosion, in vivo simuliert werden.

Magnesium als biodegradierbarer Implantatwerkstoffe

Die Forschungsaktivitäten am KKS fokussieren auf die ex-situ und in-situ Analyse der Gefüge- und Korrosionseigenschaften von biodegradierbaren Magnesiumlegierungen. Diese Werkstoffklasse ist ein vielversprechender Kandidat für den Einsatz als temporäre Implantate, da die mechanischen und physikalischen Eigenschaften denen des menschlichen Knochens ähneln und darüber hinaus höchst biokompatibel sind. Die wässrige Korrosion von Magnesium wird zu Nutze gemacht um ein Implantat herzustellen, das möglichst rückstandslos im menschlichen Körper degradiert. Operationen zur Entfernung von Implantaten nach Vollendung des Heilungsprozesses entfallen somit.
Eine aktuelle Herausforderung besteht in dem Legierungsdesign zur Verringerung der Degradationsrate der Magnesiumlegierungen im menschlichen Körper unter Verwendung ausschließlich nicht-toxischer Elemente. Die Degradationseigenschaften werden dabei wesentlich von der Mikrostruktur, den Legierungselementen sowie dem Herstellungsprozess beeinflusst. Neben konventionellen Analysemethoden und Degradationsprüfung werden aktuell 3D-Synchrotron-Charakterisierungen durchgeführt. Zudem liegt ein Hauptaugenmerk auf dem grundlegenden Verständnis der Grenzflächenreaktionen in komplexen organischen und anorganischen Elektrolytsystemen, welches essentiell für die Weiterentwicklung von Korrosionsprüfständen und –lösungen ist und zur optimierten Korrelation von in-vitro und in-vivo Tests dient.

Titan

Aktuelle Forschung zeigt, dass überlagerte Nanostrukturen auf Mikrotopographien die allgemeine Biokompatibilität von permanenten Biomaterialien verbessert. Durch die Nutzung der RedOx-Reaktionen verbunden mit Korrosionsprozessen, kann eine gezielte Herstellung von verschiedenen Nanostrukturen auf Titan erreicht werden. Derzeitige Forschung zielt drauf hin, die Mechanismen hinter dieser Nanostrukturierung zu evaluieren und diese auf niedrigem E-Modul β-Titan zu erzeugen. Laufende Untersuchungen nutzen RedOx-Lösungen die aus körpereigene Komponenten bestehen, um weitere Biokompatibilität zu gewährleisten. Im Zusammenhang mit dem Uniklinkum der RWTH Aachen werden Gesamtzellreaktionen auf den hergestellten Nanooberflächen zusätzlich analysiert.