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68. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Unfallchirurgie
90. Tagung der Deutschen Gesellschaft für Orthopädie und Orthopädische Chirurgie
45. Tagung des Berufsverbandes der Fachärzte für Orthopädie in Zusammenarbeit mit dem Deutschen Verband für Physiotherapie – Zentralverband der Physiotherapeuten/Krankengymnasten

19. bis 23.10.2004, Berlin

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Wachstumsverhalten humaner Osteoblasten auf einem dreidimensional strukturierten, durch 'Selective Laser Melting' hergestellten Knochenersatz

Meeting Abstract (DGU 2004)

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  • presenting/speaker D. Hollander - Universitätsklinikum Aachen, Klinik für Unfallchirurgie, Aachen
  • M. von Walter - Universitätsklinikum Aachen, Klinik für Unfallchirurgie, Aachen
  • T. Wirtz - Fraunhofer Institut, Institut für Lasertechnologie, Aachen
  • H. Erli - Universitätsklinikum Aachen, Klinik für Unfallchirurgie, Aachen
  • O. Paar - Universitätsklinikum Aachen, Klinik für Unfallchirurgie, Aachen

Deutsche Gesellschaft für Unfallchirurgie. Deutsche Gesellschaft für Orthopädie und orthopädische Chirurgie. Berufsverband der Fachärzte für Orthopädie. 68. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Unfallchirurgie, 90. Tagung der Deutschen Gesellschaft für Orthopädie und Orthopädische Chirurgie und 45. Tagung des Berufsverbandes der Fachärzte für Orthopädie. Berlin, 19.-23.10.2004. Düsseldorf, Köln: German Medical Science; 2004. Doc04dguN10-507

The electronic version of this article is the complete one and can be found online at: http://www.egms.de/en/meetings/dgu2004/04dgu0724.shtml

Published: October 19, 2004

© 2004 Hollander et al.
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Fragestellung

Wissenschaftlicher Ansatz ist die Nutzung eines neuartigen Fertigungsverfahrens für gradierte, biokompatible und funktionale Implantate aus TiAl6V4, deren strukturelle Eigenschaften durch direkte zeitnahe Herstellung lokal und individuell verwirklicht werden können.

Methoden

Das geplante Bauteil wird zunächst aus individuellen CT-Daten als virtuelle 3D-Datei generiert und für den SLM-Prozess in einzelne Ebenen aufgeteilt. Zur Umsetzung wird in der Prozesskammer pulverförmiges TiAl6V4 in einer Schichtdicke von 0,003-0,1 mm auf eine Plattform aufgetragen. Die zu prozessierende Ebene wird jeweils mit einem fokussierten Laserstrahl zeilenweise auf der Pulverschicht abgefahren. Das Pulver wird unter Einwirkung der Laserstrahlung vollständig aufgeschmolzen und bildet nach Erstarrung eine feste Verbindung mit der darunterliegenden Materialschicht. Dieser Vorgang wird für alle vorhandenen Ebenen wiederholt, bis schichtweise das gesamte Bauteil auf Basis des 3D-Modells hergestellt ist.

Mit genanntem Verfahren stellten wir zunächst Plättchen mit unterschiedlicher Oberflächenstruktur her. Wir untersuchten Metabolismus und Proliferation (XTT-Assay), Vitalität (Fluoreszenzfärbung) sowie Aktivität der Alkalischen Phosphatase von humanen Osteoblasten auf genannten Proben in vitro.

Ergebnisse

Aus dem Werkstoff TiAl6V4 konnten mittels SLM-Verfahren komplexe dreidimensionale Geometrien mit unterschiedlicher Oberflächenstruktur auf Basis von individuellen CT-Daten ohne Materialverlust innerhalb eines Tages generiert werden. Humane Osteoblasten zeigten auf sämtlichen Proben gute Adhärenz und proliferierten auf dem Werkstoff. Statistisch signifikante Unterschiede im Wachstumsverhalten der Zellen auf verschieden strukturierten Materialoberflächen werden demonstriert und diskutiert.

Schlussfolgerungen

Durch schichtweisen Aufbau mit dem SLM-Verfahren werden komplexe dreidimensionale Geometrien auf Basis von CT-Daten realisierbar. Die Kombination der genannten Vorteile macht dieses Verfahren insbesondere für die direkte Herstellung von Individualimplantaten zur Verwendung als Knochenersatz interessant.