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Laserpolieren Laserstrahl bringt Implantate wirtschaftlicher auf Hochglanz

| Autor / Redakteur: Christian Nüsser / Peter Königsreuther

Ein Konsortium aus sieben Projektpartnern stellte sich unter der Leitung des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnik ILT der Aufgabe, die Fertigungszeit medizinischen Implantaten zu senken und die Bio- und Hämokompatibilität der Bauteile zu erhöhen. So soll die Laserpolitur der üblichen manuellen Bearbeitung das Zepter buchstäblich aus der Hand nehmen.

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Blutführende Implantate können mittels Laserpolitur bis zu 40 Mal schneller, reproduzierbarer und bis in den letzten Konturwinkel auf Hochglanz gebracht werden als mit der manuellen Bearbeitung.
Blutführende Implantate können mittels Laserpolitur bis zu 40 Mal schneller, reproduzierbarer und bis in den letzten Konturwinkel auf Hochglanz gebracht werden als mit der manuellen Bearbeitung.
(Bild: Fraunhofer-ILT)

Eine große Rolle für das erfolgreiche Einsetzen eines Implantats spielt dessen Oberflächenbeschaffenheit. Beispielsweise erfordern Knochenimplantate eine poröse Struktur, damit die Gewebszellen gut einwachsen können. Andere Implantate wiederum benötigen eine möglichst glatte Oberfläche, damit sich daran keine Bakterien ansiedeln können und so das umliegende Gewebe nicht geschädigt wird. Diese Implantate sind Forschungsgegenstand des Projekts Medisurf, das nun seinen Abschluss gefunden hat.

Laserpolieren senkt Herzinfarktrisiko

Einen Schwerpunkt bildete die Oberflächenoptimierung des Herzunterstützungssystems INCOR der Firma Berlin Heart aus Titan mit dem Ziel, dessen Fertigungszeit zu senken und gleichzeitig eine hohe Hämokompatibilität zu garantieren. Das bedeutet, dass Blutkörper nur in geringstmöglichem Maß vom Implantat geschädigt werden oder sich an ihm festsetzen können, so dass unter anderem die Entstehung von Thromben stark reduziert und somit das Herzinfarkt- und Schlaganfallrisiko signifikant gesenkt werden kann.

Zunächst musste hierzu die Frage geklärt werden, ob eine laserbasierte Oberflächenpolitur dieselbe Hämokompatibilität erreichen kann wie die konventionell eingesetzte manuelle Politur. Forscher des Fraunhofer ILT haben dafür ein Verfahren zur Laserpolitur blutführender Implantate entwickelt. So ist es den Spezialisten gelungen, die Mikrorauheit der Oberfläche so zu reduzieren, dass das Implantat eine bestmögliche Hämokompatibilität aufweist. Allerdings hätte es im Vorfeld keine Informationen darüber gegeben, wie die Oberfläche zu diesem Zweck beschaffen sein muss. So mussten viele verschiedene Parameter erprobt werden, um das gewünschte Ziel zu erreichen.

Laserpolieren garantiert höhere Prozesssicherheit

Getestet wurden die Implantate auf ihre Hämokompatibilität vom Universitätsklinikum Münster (UKM). Das Resultat: Laserpolierte Implantate weisen dieselbe Hämokompatibilität auf wie die manuell auf Hochglanz gebrachten Stücke. Jedoch ist die Laserpolitur rund 30 bis 40 Mal schneller als die manuelle Politur. Bei einer großen Serien, bedeutet dies eine enorme Reduzierung der bisherigen Produktionskosten. Zusätzlich weist die Laserpolitur eine wesentlich höhere Reproduzierbarkeit auf. Sie gewährleistet eine homogene Rauheit auf der gesamten Oberfläche einer Freiformgeometrie, auch an Ecken und Kanten, die händisch nur schwer erreicht werden können. Anders als bei konventionellen Bearbeitungsverfahren werden die Kanten beim Laserpolieren nahezu nicht verrundet, was zu einer hohe Geometrietreue des Bauteils führt. Ein weiterer Vorteil der Laserpolitur liegt in ihrer höheren Sauberkeit und umweltfreundlicheren Fertigungsprozesse. Da im Gegensatz zur manuellen Politur keine Polier- und Schleifmittel verwendet werden, können aus dieser Quelle keine chemischen Rückstände am Implantat zurückbleiben.

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