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Gelenkersatz aus Peek: So kann die Humanmedizin von der Veterinärmedizin lernen

Gelenkersatz aus Peek
Materialexpertise für Hüftprothesen aus dem veterinären Umfeld in die Humanmedizin übertragen

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Für Hunde mit Hüftdysplasie hat Kyon eine Hüftprothese auf Basis von Vestakeep Peek von Evonik auf den Markt gebracht. Nun soll das Know-how aus der veterinären Anwendung mit potenziellen Medizinprodukteherstellern auf die Humanmedizin übertragen werden.

Janusz Berger
Evonik Industries, Marl

Ob interne Fixierung von Knochenfrakturen, Behandlung von Kreuzbandrupturen oder Hüftgelenkersatz: Viele der heutigen veterinären Behandlungsmethoden wären überhaupt nicht denkbar ohne die zugrunde liegende höhst regulatorische Humanmedizin. Im Regelfall partizipiert die Veterinärmedizin an den Errungenschaften der für Menschen zugelassenen Medizinprodukte. Die Kunststoffexperten des Spezialchemieunternehmens Evonik wollen es umgekehrt wissen: Nach deren Idee sollen Hochleistungsmaterialien, die in der Behandlung von Hüftdysplasie bei Hunden und Katzen bewährt verwendet werden, den Weg in die Humanmedizin finden.

Ziel: Hüftprothese ohne spätere Revision

Die Behandlungsmethode der Hüftdysplasie der Schweizer Kyon AG setzt auf eine neuartige zementfreie Hüftprothese. Sie wurde aus einem Zusammenspiel mehrerer Hochleistungsmaterialien konzipiert, die für sich genommen alle ihre Funktionen bestmöglich umsetzen. „Eine der Schwachstellen von Hüftprothesen war bisher immer die Tribologie zwischen dem Kopf und der Schale. An dieser entscheidenden Stelle entstehen bei millionenfachen Bewegungszyklen eines aktiven Hundes Schäden in Form von Verschleißpartikeln. Die Leistungsfähigkeit der tribologischen Partner bestimmt deshalb maßgeblich die Lebensdauer einer Hüftprothese“, erklärt Dr. Slobodan Tepic, Gründer von Kyon. „Bei der Entwicklung unseres Systems waren wir immer davon angetrieben, das Leiden der Tiere dauerhaft zu reduzieren. Das hieß für uns, ein Hüftprothesensystem zu bauen, das keiner späteren Revision bedarf.“

Vestakeep Peek auch für menschliche Hüftprothesen

Das Ergebnis von über zwei Jahrzehnten Forschungs- und Entwicklungsarbeit des Züricher Unternehmens ist die neuste Generation von zementfreien Hüftprothesen für den dauerhaften Einsatz. Das Herzstück der innovativen Technologie ist ein Reibungspartner – das sogenannte Inlay – aus dem Vestakeep Peek Biomaterial der Evonik Industries AG, Marl, mit einem zusätzlichen kohlefaserverstärkten Peek-Ring zwischen dem keramischen Kopf und der Schale. „Vestakeep Peek ist ein bewährter Hochleistungskunststoff für Implantate in der Humanmedizin und verfügt zudem über hervorragende tribologische Eigenschaften. Unveröffentlichte Daten deuten darauf hin, dass der lineare Verschleiß mit Keramik auf Peek im Vergleich zu konventionellen Paarungen um den Faktor 7 reduziert wird, weswegen wir unsere neuste Generation von Hüftprothesen auf dieser Materialkombination aufgebaut haben“, erklärt Guy C. Spörri, CEO von Kyon. Circa 6000 erfolgreich durchgeführte Hüftgelenkersatzeingriffe ohne eine einzige Revision aufgrund des Inlay-Verschleißes und genauso viele zufriedene Hunde – darunter auch Agility-Dogs – sowie fünf Jahre sorgfältiger Dokumentation bestätigen den Erfolg des auf Peek basierten Hüftprothesensystems von Kyon. Daran möchten die Kunststoffexperten von Evonik anknüpfen und streben es an, den Einsatz von Peek in menschlichen Gelenkprothesen zu ermöglichen.

Wissenstransfer in die Humanmedizin

Gelenke sind komplexe Bewegungsaparte, die wichtige anatomische Funktionen erfüllen. Im Medical Device Competence Center in Birmingham, im US-Bundesstaat Alabama, verfolgt Evonik den Ansatz, die bereits am Markt etablierten Gelenkprothesensysteme der Humanmedizin auf Schwachstellen zu analysieren und eine Lösung mit dem Peek Hochleistungskunststoff zu entwickeln. „Mit dem Wissen aus der Zusammenarbeit mit Kyon und unserer jahrelangen Materialexpertise im Polymerdesign prüfen wir den Einsatz von Vestakeep in menschlichen Gelenkprothesen, um eine deutliche Verbesserung für den Patienten herbeizuführen“, erklärt Marc Knebel, Leiter des Marktsegments Medical Systems bei Evonik. „So haben wir beispielsweise gelernt, Peek als eine Materialkomponente in komplexen Gelenkprothesensystemen zu betrachten, die in die bestehende Technologien nach dem Baukastenprinzip integriert werden kann.“

Peek-Material soll Lebensdauer der Hüftprothesen verlängern

Hüftgelenkersatzeingriffe zählen längst zu den Standardoperationen. In der Gruppe der OECD-Länder wurden im Jahr 2017 laut dem Health at a Glance 2017 Report durchschnittlich 182 Eingriffe je 100 000 Einwohner durchgeführt. Damit lag der Wert 30 % höher als noch zehn Jahre zuvor. Die gängigen Technologien überzeugen in puncto Verfügbarkeit und Zuverlässigkeit sowie eines fachgerechten und versierten Umgangs durch die orthopädischen Fachmediziner. „Mit unserem Peek-Material glauben wir die Lebensdauer bestehender Hüftsysteme verlängern zu können und damit mehr Lebensqualität für Patienten zu gewinnen“, so Knebel. In Bezug auf die verwendeten Materialien oder funktionellen Anforderungen unterscheidet sich die menschliche Hüftgelenkprothese kaum von denen der veterinären Orthopädie. Genauso bildet der Reibungspartner zwischen dem Kopf und der im Knochen verankerten Schale eine primäre Schwachstelle heutiger Technologien. „Unser tribologisches Peek Biomaterial könnte in Zukunft den entscheidenden Unterschied ausmachen und die Lebens.


Kontakt zum Kunststoffexperten:

Evonik Industries AG
Paul-Baumann-Str. 1
45772 Marl
www.evonik.de

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