Diamanten sollen in Zukunft helfen, medizinische Implantate zu verbessern. Eine dünne Schicht aus künstlich erzeugtem, diamantartigem Kohlenstoff kann bei künstlichen Gelenken beispielsweise Infektionen verhindern, die Verträglichkeit verbessern und die Reibung vermindern. Das haben amerikanische Materialforscher entdeckt.
Dank eines neuen, sehr schonenden Verfahrens können dabei sogar extrem empfindliche Materialien wie das Eiweiß Kollagen beschichtet werden, berichteten Joe Franks und seine Kollegen auf einer Tagung zum Thema "Neue Anwendungen von Oberflächenmodifikationen" im britischen Chester.
So genannte DLC-Beschichtungen, bei denen diamantartiger Kohlenstoff auf eine Oberfläche aufgebracht wird, vereinigen die extreme Härte von Diamanten mit den hervorragenden Reibungseigenschaften von Graphit. Erstmals produziert wurden sie bereits in den 70er Jahren, indem geladene Kohlenstoffteilchen in einer Vakuumkammer auf die Oberfläche gesprüht wurden - ein damals noch sehr aufwändiges und teures Verfahren, das jedoch im Lauf der Zeit stetig verbessert wurde.
Implantate werden antibakteriell und antiallergen beschichtet
Franks und seine Kollegen haben nun eine noch effektivere Beschichtungsmethode entwickelt: Das zu veredelnde Material wird auf eine Elektrode montiert, die an einen Hochenergieradiosender gekoppelt ist. Anschließend werden gasförmige Kohlenwasserstoffe wie Methan oder Erdgas in die Kammer geleitet und mit den Radiowellen bestrahlt. Die hohe Energie spaltet die Moleküle, so dass positiv geladene Kohlenstoffionen entstehen, die wiederum von der negativ geladenen Elektrode angezogen werden und sich auf der Oberfläche niederlassen.
Der Vorteil dieses Verfahrens: Die Werkstoffe müssen im Gegensatz zu früheren Methoden nicht erhitzt werden und erleiden dadurch keinen Schaden. Aus diesem Grund können nicht nur Kunststoffe und Keramiken, sondern auch biologische und biokompatible Materialien beschichtet werden, berichteten die Forscher.
Franks und seine Kollegen haben in Zusammenarbeit mit einem großen britischen Krankenhaus bereits beschichtete Knieprothesen entwickelt, die keine allergischen Reaktionen mehr hervorrufen. Außerdem arbeiten die Forscher an Kathetern und anderen medizinischen Implantaten, auf denen sich keine Bakterienkolonien festsetzen können und die daher das Infektionsrisiko nach Operationen vermindern.
Selbst künstliche Arterien aus dem körpereigenen Protein Kollagen können die Wissenschaftler mit ihrem Verfahren beschichten. Damit werde sowohl die Bildung von Blutklumpen an der künstlichen Gefäßwand verhindert als auch der Abbau des Kollagens durch den Körper, sagt Franks.
