Abstract
Titan- und Cobaltchromlegierungen werden seit Jahrzehnten mit großem Erfolg als Implantatwerkstoffe eingesetzt. Trotz ihrer guten Korrosionsstabilität durch ihre natürliche Oxidschicht werden bei Kontakt mit physiologischer Lösung Metallionen freigesetzt, die Entzündungsreaktionen bei Gewebezellen verursachen können. Eine Möglichkeit die Korrosionseigenschaften dieser Materialien zu verbessern ist die Beschichtung dieser Werkstoffe.
In diesem Beitrag wurden die Legierungen TiAl6V4 und CoCr28Mo6 ausgewählt, die häufig als Implantatwerkstoff Verwendung finden. Es wurden polierte Proben beider Legierungen untersucht und mit polierten Proben, auf die eine TiO2-Schicht mittels Sol-Gel-Verfahren aufgebracht wurde, bezüglich Korrosions-, Auslaugverhalten und Biokompatibilität verglichen. Es wurden die Al-, V-, Ti-, Co-, Cr- und Mo-Konzentrationen, die aus den beschichteten und unbeschichteten Werkstoffen bei Lagerung in physiologischer Phosphatpufferlösung austreten, mittels ICP-MS Analyse bestimmt. Bei beiden untersuchten Legierungen wurde die Metallionenfreisetzung durch die TiO2-Beschichtung reduziert, wobei die Al-Ionen eine Ausnahme bildeten. Beide Substrate wiesen eine voneinander abweichende Kinetik der Metallionenfreisetzung auf. Neben der Analyse dieser Materialeigenschaften wurden die verschiedenen Materialien mit Osteoblasten und Endothelzellen besiedelt und bestimmte Zellparameter (Zellvitalität, Zellproliferation, Endothelzellmarker CD31 und die Aktin-Verteilung) ermittelt.
Alloys based on titanium or cobalt have been used as implant materials for decades with good success. Because of their natural oxide layer these alloys reveal good corrosion behaviour. In contact with physiological solution metal release takes place, which can cause inflammation. Coatings can improve the corrosion behaviour.
In this study Ti6Al4V and Co28Cr6Mo alloys, which are frequently used as implant materials, were tested. Polished discs of these alloys and polished discs, which were coated with TiO2-layers by sol-gel chemistry, were compared regarding their corrosion behaviour and metal ion releasing. The releasing of Al, V, Ti, Co, Cr and Mo was quantified by ICP-MS analysis. The TiO2-coating reduced the release of all ions except of the Al-ion. Both alloys showed a deviating kinetic of ion releasing. In addition, cell response (cell vitality, cell proliferation, endothelial marker CD31 and actin allocation) of osteoblasts and endothelial cells were investigated.
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