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Fragestellung: Hüftendoprothesenschäfte bestehen überwiegend aus metallischen Biomaterialien. Auf Grund der hohen chemischen, mechanischen und tribologischen Beanspruchungen können über deren Lebensdauer relevante Mengen an Abriebpartikel und Metallionen freigesetzt werden. Insbesondere Kobalt kann bei hohen Konzentrationen oder einer entsprechenden Unverträglichkeit zu lokalen Gewebereaktionen oder systemischen Effekten im Körper des Patienten führen. Keramische Beschichtungen von Implantaten können das Risiko der Freisetzung kritischer Metallionen reduzieren und somit eine Lösung für Patienten mit Metallionen-Überempfindlichkeit darstellen.

Ziel unserer Studie war es, die Funktion und Integrität einer Zirconium-Nitrid (ZrN) Multilayerbeschichtung eines zementierten Hüftschafts zu analysieren.

Methodik: Polierte Hüftschäfte aus CoCr28Mo6 Legierung mit ZrN-Multilayerbeschichtung (CoreHip AS, Aesculap AG, Tuttlingen) wurden im Vergleich zur unbeschichteten polierten Version (CoreHip, Aesculap AG, Tuttlingen) getestet. Um ein Worst-Case-Szenario zu schaffen, wurde die kleinste Schaftgröße mit größtem Offset in Kombination mit einem XL-Keramikkopf (Biolox Delta, Aesculap AG, Offset +7 mm) verwendet. Die Schäfte wurden gemäß der Prüfnorm ISO 7206-6 in Knochenzement eingebettet. Der dynamische Test wurde in Ringerlösung mit einer Schwellbelastung von 3,875 kN [1] bei 11,5 Hz für 10 Millionen Zyklen durchgeführt. Die Oberflächen der Schäfte wurden nach 10 Millionen Zyklen mittels Rasterelektronenmikroskop (REM) mit Energiedispersiver Röntgenspektroskopie (EDX) analysiert. Darüber hinaus wurde die Metallionenkonzentration (Kobalt, Chrom und Molybdän) im Testmedium mittels ICP-MS nach 1, 3 und 10 Millionen Zyklen untersucht.

Ergebnisse und Schlussfolgerung: Die SEM/EDX-Analyse zeigte, dass die ZrN-Multilayer Beschichtung ihre Integrität über die gesamte Testzeit bewahrte. Es konnten keine Spuren des Grundmaterials (CoCrMo) nachgewiesen werden. Weiterhin zeigte die Konusschnittstelle der ZrN-Gruppe weniger Verschleiß und Korrosion als die Schnittstelle der CoCrMo-Gruppe. Darüber hinaus ergab die Ionenkonzentrationsanalyse eine Verringerung der Freisetzung von Kobalt, Chrom und Molybdän bei den ZrN-beschichteten Schäften um bis zu zwei Größenordnungen im Vergleich zur unbeschichteten Version.

Die Ergebnisse zeigten, dass Hüftschäfte mit einer ZrN-Multilayer-Beschichtung eine Ionenfreisetzung aus dem Grundmaterial erheblich reduzieren können.