Modifizierte Artikulationsflächen für den Hüftgelenkersatz

Ein künstliches Hüftgelenk, auch Hüftendoprothese genannt, soll die Einschränkung der Funktionalität eines erkrankten natürlichen Hüftgelenks möglichst aufheben. Da es sich dabei um ein technisches System handelt, ist das Versagen solcher Prothesen vor allem aufgrund von Verschleißvorgängen vorprogrammiert. Kugelkopf und Pfanneneinsatz, die aus Metall, Keramik und Kunststoffen bestehen, sind die Hauptartikulationsflächen (Gleitpaarungen) dieser Systeme und somit die Hauptverursacher von Verschleißpartikeln. Diese führen zu Knochenrückbildung und Prothesenlockerung. Daher bestand das Ziel dieser Untersuchung in der Reduktion des Verschleißvolumens dieser Artikulationsflächen. Um die Anfälligkeit der Metalloberflächen (aufgrund deren relativ geringerer Härte) gegen das Furchen durch harte Partikel, die die Rauhigkeit der Metalloberflächen verschlechtern, zu verringern, wurden Letztere mit härteren Materialien beschichtet. Durch thermisches Spritzen wurde ein Pulver aus sog. amorphen Materialien auf die Metallsubstrate aufgebracht. Dieser Ansatz wurde tribologisch nach einem relativ einfachen Verfahren mit oszillierenden Bewegungen nach ISO 6474 (Ring-on-disc) untersucht und mit den als Standard eingesetzten Materialien verglichen. Der Fokus lag dabei auf dem Verschleißvolumen der verschiedenen Paarungen. Zudem wurde eine Analyse der Partikel des entstandenen Verschleißes bezüglich deren Größe und Geometrie durchgeführt. Als Schmiermedium wurde dabei Kälberserum verwendet. Die amorphen Eigenpaarungen haben einen um die Hälfte geringeren Verschleiß als die Metall-Metall-Paarungen gezeigt. Eine relevante Aussage über die entstandenen Verschleißpartikel lautet, dass deren durchschnittliche Größe hier vor allem im Nanometerbereich lag, was nach Ansicht der Forschung eine erhöhte biologische Aktivität bedeutet. Dieser Ansatz zeigt aus tribologischer Sicht vielversprechende Ergebnisse und stellt somit Alternativen zu den bisherigen Hart-hart-Paarungen dar. Allerdings bedarf es weiterer Untersuchungen bis zum Einsatz beim Patienten.