Transportable kalte Plasmaquelle für die Medizintechnik

Medizintechnik 10. 12. 2014
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Beispiel PEEK-Implantate

Geht es um die Fertigung von Implantaten, beispielsweise für dentale Anwendungen, setzen immer mehr Hersteller auf den Hochleistungskunststoff PEEK (Polyetheretherketon). Eine Plasmafunktionalisierung des PEEK-Implantats direkt vor der Einbringung optimiert die Bedingungen für eine Anbindung an das organische Gewebe und damit den Heilungsprozess. Dafür entwickelte relyon plasma (vormals Reinhausen Plasma) mit dem Piezobrush PZ2 ein transportables und einfach zu handhabendes Plasmagerät.

In der Orthopädie, insbesondere im Bereich der Wirbelsäule, haben PEEK-Implantate bereits seit geraumer Zeit ihren festen Platz. Inzwischen werden auch Zahnimplantate immer häufiger aus dem Hochleistungskunststoff gefertigt. Die Gründe dafür liegen unter anderem in den mechanischen Eigenschaften, der Biokompatibilität und -stabilität, der guten Sterilisationsbeständigkeit des Polymers sowie seiner Röntgentransparenz. PEEK weist beispielsweise im Vergleich zu Titan oder Keramik einen niedrigeren E-Modul beziehungsweise eine höhere Elastizität auf. Die Werte liegen in der Größenordnung des natürlichen Knochenmaterials. Dies verhindert ein typisches Problem – den Stress-Shielding-Effekt: Durch die hohe Steifigkeit der Metalle und Keramiken übernimmt das Implantat einen Großteil der mechanischen Belastung. Der Knochen wird dadurch entlastet und kann sich dadurch im Lauf der Zeit zurückbilden. Ein weiterer Vorteil von PEEK ist, dass die Zahnimplantate spritzgegossen werden können. Daraus resultieren deutlich günstigere Herstellkosten. Unterlegen sind Implantate aus Kunststoff ihren metallischen Pendants bisher noch, wenn es um den Heilungsprozess im Knochen geht, bei dem die Knochenzellen an die Implantatoberfläche anwachsen und eine feste Verbindung herstellen.

Optimierte Einwachsbedingungen

Eine Funktionalisierung der Oberflächen durch ein Atmosphärendruckplasma kann hier zu optimierten Bedingungen beitragen. Die Wirkung basiert auf zwei nachgewiesenen positiven Effekten des Plasmas: Zum einen werden durch die Plasmabehandlung eventuell auf der Oberfläche vorhandene Mikroorganismen zerstört. Die keimreduzierende Wirkung des Plasmas trägt zu einem verringerten Infektionsrisiko bei. Gleichzeitig erhöht die feingereinigte Oberfläche die Toleranz des Körpers gegen den Fremdkörper Implantat. Der zweite Effekt beruht auf der Erhöhung der Oberflächenenergie des Kunststoffes – bis hin zur sogenannten Wasserbenetzbarkeit. Daraus resultiert, dass die Oberfläche des Implantats durch körpereigene Stoffe wie Blut und andere Flüssigkeiten besser benetzt werden kann, was den Heilungsprozess fördert und beschleunigt.

Transportables Plasmagerät

Für die Plasmafunktionalisierung der Implantatoberfläche entwickelte die relyon plasma GmbH (vormals Reinhausen Plasma GmbH) die verschleißfreie Plasmaquelle Piezobrush PZ2. Sie ist in ein kleines, leichtes und transportables Handgerät integriert und arbeitet ohne externes Prozessgas unter Atmosphärendruck. Das Plasma wird durch ein Multilayer-Piezoelement mit Luftsauerstoff gezündet und zeichnet sich durch eine hohe Aktivierungseffizienz aus. Da das erzeugte Plasma partikelfrei ist, kann die Funktionalisierung direkt vor der Einbringung des Implantats im Operationsbereich oder am Behandlungsstuhl erfolgen. Dies sorgt nicht nur dafür, dass die positiven Effekte der Plasmabehandlung voll zum Tragen kommen, sondern minimiert auch die Gefahr einer Rekontamination des Implantats.

Sichere und einfache Handhabung

Der Funktionalisierungsprozess des Implantats erfolgt bei einer geringen Temperatur von rund 45 °C. Es kommt daher durch die Behandlung mit dem Piezobrush PZ2 zu keiner thermischen Belastung des Kunststoffs oder Beeinträchtigung der Maßhaltigkeit des Implantats. Die durchdachte Gestaltung des leichten Handgeräts ermöglicht sowohl einen Einsatz durch technisch weniger versierte Personen als auch eine für Anwender und Patient sichere Handhabung. Dazu trägt auch die geringe Versorgungspannung von zwölf Volt bei.

Für die Behandlung von Zahnimplantaten bietet relyon plasma als Alternative zum Handgerät auch eine effiziente Tischvariante, die ebenfalls einfach zu bedienen ist.

Über relyon plasma GmbH

Die relyon Plasma GmbH mit Sitz in Regensburg ist 2014 durch ein Management Buy-Out aus der Reinhausen Plasma GmbH entstanden. Als innovatives Forschungs-, Entwicklungs- und Fertigungsunternehmen im Bereich der Plasmatechnologie bietet das Unternehmen ein breites Spektrum an modularen Komponenten für die Oberflächenvorbehandlung wie Aktivierung und Feinstreinigung sowie zur Entkeimung, Gewebestimulierung und Geruchsneutralisierung im Labor- und Medizinbereich. Das Unternehmen verfügt über langjährige Erfahrung in der Plasmatechnik. Die Produkte zeichnen sich durch höchste Qualität aus. Dabei stehen Funktionalität, Effizienz und Zuverlässigkeit für die Kunden im Mittelpunkt. Neben flexibel einsetzbaren Eigenprodukten entwickelt relyon plasma kundenspezifische OEM-Komponenten bis zur Serienreife, um Oberflächeneigenschaften rationell und umweltgerecht zu optimieren sowie im hygienischen Bereich zur Produkt- und Patientensicherheit beizutragen.
D. Schulz

Durch die Plasmafunktionalisierung werden eventuell auf der Implantatoberfläche vorhandene Mikroorganismen zerstört und gleichzeitig die Oberflächenenergie erhöht, so dass sie für Blut und andere Körperflüssigkeiten besser benetzbar wird

Das kleine, leichte Handgerät Piezobrush PZ2 lässt sich einfach bedienen und ist ungefährlich für Anwender und Patient

Als Alternative zum Handgerät steht für die Plasmabehandlung von Zahnimplantaten ein ebenfalls einfach zu handhabendes Tischgerät zur Verfügung

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