Zähne und Knochen halten normalerweise ein Leben lang extremen Belastungen stand – aber wehe, wenn sie ihren Dienst doch einmal versagen. Die Medizin stellt inzwischen eine Fülle an künstlichen Ersatzteilen wie Hüftgelenke oder Zahnfüllungen zur Verfügung, die aber alle aufgrund der hohen Beanspruchung nur eine begrenzte Lebensdauer haben. Nun ist es einem Wissenschaftlerteam der Universitäten Hamburg und Warschau gelungen, einen Zahnersatz aus einem Metall-Verbundwerkstoff herzustellen, der nicht nur besonders abriebfest sondern zudem auch wesentlich verträglicher ist als herkömmliche Prothesen.
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Metalle und Keramiken werden seit vielen Jahren als Ersatz für hartes menschliches Körpergewebe wie Knochen oder Zähne verwendet. Ein altes medizinisches Problem ist jedoch die Haltbarkeit der Materialien oder deren geringe Verträglichkeit mit menschlichem Gewebe. So sind Metalle auf der einen Seite besonders widerstandsfähig, reagieren auf Belastungen aber auch extrem spröde und neigen zu Rissen. Zudem führen sie wie beispielsweise beim Einpflanzen künstlicher Gelenke immer wieder zu Abstoßungsreaktionen des Körpers. Keramiken hingegen gelten als besonders verträglich, sind aber weit weniger stabil und haben eine viel geringere Lebensdauer.
Nun hat ein Wissenschaftlerteam von Mineralogen der Universität Hamburg, des High-Pressure Research Center in Warschau sowie vom Universitätskrankenhaus Eppendorf einen neuen Verbundwerkstoff entwickelt, der die positiven Eigenschaften beider Materialien in sich vereint. Dazu bedienten sich die Forscher als Grundlage einer Keramik, die dem menschlichen Zahnschmelz stark ähnelt. Diesen Hydroxyapatit vermengten sie mit fein gemahlenen Titan-, Gold- und Silberstäuben und setzen dieses Gemisch anschließend hohen Drücken und Temperaturen von bis zu 900° Celsius aus. Durch dieses Verfahren bildet sich ein feines metallisches Netzwerk, das die Keramikpartikel umgibt.
Fest, elastisch, verträglich
Als Ergebnis erhielten die Forscher einen Verbundwerkstoff, der über eine vergleichsweise hohe mechanische Festigkeit bei gleichzeitig großer Elastizität verfügt Zusätzlich wird die bei metallischen Legierungen übliche Gefahr von Rissen durch die homogene Mikrostruktur innerhalb der Keramik verhindert. Auch die üblicherweise gute Verträglichkeit gegenüber dem menschlichen Gewebe blieb erhalten– ideale Voraussetzungen für einen Zahnersatz oder Knochenimplantate.
Inzwischen wurde der neue so genannte Hydroxyapatit-Metall-Verbundwerkstoff zum Patent angemeldet und auch die klinischen Tests zur mechanischen Festigkeit und Biokompatibilität wurden erfolgreich abgeschlossen. Für eine kommerzielle Verwertung des Prototyps werden allerdings noch entsprechende Partner gesucht.
(GeoUnion; Ulrich Bismayer (Universität Hamburg), 09.12.2005 – AHE)
