Assessing the viability of additive manufacturing for partial replacement technologies - PrintPartialImplant

Bei Additive Manufacturing handelt es sich um eine Technik, welche die direkte Herstellung von Funktionsteilen mit komplexen Formen aus digitalen Modellen ermöglicht und sich besonders für kleine Produktionsmengen, sowie komplexen Bauteilen mit hohen Produktionskosten, eignet. Diese Eigenschaften zeigen die vielversprechenden Möglichkeiten der additiven Fertigung, insbesondere als Verfahren zur Herstellung von individuellen Teilersatztechnologien für PatientInnen. Im Vergleich zum totalen Gelenkersatz, gewinnt auch der Einsatz von Teilprothesen bei Osteoarthrose derzeit immer mehr an Bedeutung, da die Operation weniger aufwändig und eine schnellere Rehabilitation möglich ist. Nichtsdestotrotz sind die Ausfallraten beim Teilersatz deutlich höher als beim totalen Gelenkersatz. Dies hängt vor allem mit der fortschreitenden Degeneration des konservierten Bereichs der Gelenkoberfläche zusammen, die nach einem teilweisen Ersatz, einer Lockerung oder biomechanischen Unzulänglichkeit des Implantats verbleibt. Derzeit gibt es jedoch wenige Forschungstätigkeiten über das tribologische Verhalten von Gelenkknorpel und angrenzenden Metallimplantaten mit Hinblick auf den Einfluss von Verschleißprodukten und Entzündungsreaktionen auf den Knorpel oder das verbleibende Implantat, wodurch Phänomene wie Korrosion auftreten können. In diesem Projekt soll die Grenzflächeninteraktion von additiv hergestellten Teilimplantaten auf den Gleitkontakt mit Knorpel untersucht werden. Der Schwerpunkt liegt hierbei auf der Biotribokorrosion, also der kombinierten Wirkung von mechanischem Verschleiß und Korrosion. Durch ihre feinere Mikrostruktur im Vergleich mit herkömmlichen Implantaten, sowie ihre geringere Porosität, sind additiv hergestellte Komponenten speziell für Biotribokorrosionsanwendungen geeignet. Ein besonderes Augenmerk wird auf das Auftreten von Proteinen und adsorbierten Proteinschichten auf der Implantatoberfläche und die Rolle von Entzündungsmediatoren gelegt. Hierbei sollen Bedingungen, wie sie bei der Osteoarthrose auftreten können, nachgeahmt werden. Durch weitere Untersuchungen, bei denen Metallionen zum Kulturmedium zugegeben werden, sollen kritische Konzentrationen für die Lebensfähigkeit von Chondrozyten bestimmt werden. Die Ergebnisse sollen als Grundlage für das Potenzial, welches die additive Fertigung für die Teilersatztechnologie bietet, dienen, um die Ausfallrate von Teilgelenken zu verringern und auf einen breiteren Patientenkreis zu übertragen.