Metallische Biomaterialien - metalle.uni-bayreuth.de€¦ · Lehrstuhl Metallische Werkstoffe 3 Mathias Galetz, Universität Bayreuth Metallische Biomaterialien-Geschichte metallischer

Lehrstuhl Metallische Werkstoffe 1 Mathias Galetz, Universität Bayreuth

Metallische Biomaterialien


Metallische Biomaterialien

• Einleitung

• Geschichte metallischer Biomaterialien

• Anforderungen an Implantatwerkstoffe

(Bioverträglichkeit,Mechanik, Korrosion)

• Grundlagen der Korrosion

• Metalle im Körper

• Eigenschaften verschiedener metallischer Biomaterialien

• Titan (legierungen)

• Rostfreie Stähle

• Cobaltbasislegierungen

- Weitere Metalle in der Medizintechnik

- Formgedächtnismetalle (SMA)

- Metalle für den Zahnersatz


Metallische Biomaterialien-Geschichte metallischer Implantate-

Kommerzielle Herstellung von Titan(legierungen)

J. und R. Judet

Ab 1946

erste HüftendoprotheseP. Wiles1938

Entwicklung der ersten CoCr-Legierung (Vitallium)

Erdle1936

Entwicklung von CrNi-Stählen brachte eine entscheidende Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit

KruppAb 1920

Entwicklung der ersten Knochenplatte aus Stahl mit einem Nickelüberzug

H. Hansmann1886

Operationen mit Silber draht zur Fixation von gebrochenen Kniescheiben

J. Lister1860-1883

Verwendung von Eisen -, Gold - und Bronze drähten

HieronimusFabricius

17. Jh.

Behandlung einer angeborenen Gaumenspalte mit einer Gold platte

Petronius1565

BemerkungEntdeckerJahr


Biokompatible Werkstoffe

Biokompatible Werkstoffe

Oberflächen Strukturen

Abriebpartikel Korrosionsprodukte


Biologische Anforderungen

• Annahme durch den Körper/Verankerung im Körper

• nicht thrombogen

• nicht toxisch, allergen, fibrogen oder karzinogen

• kein Abbau zellulärer Elemente (Hämolyse)

• keine Veränderung an Plasmaproteinen und Enzymen

• keine Gewebsnekrose


Anforderungen bzgl. physikalischer und chem. Eigenschaften

• korrosionsfest, degradationsfest und auslaugungsfest bei Kontakt mit Blut oder Körperflüssigkeiten

• mechanische Eigenschaften müssen den Anforderungen genügen (möglichst knochenähnliche Implantatsteifigkeit)

• Funktion übernehmen (Verschleiß, Ermüdung)

• Eine Regeneration lässt sich mit künstlichen Werkstoffen nicht erreichen. Trotzdem müssen Implantate chemisch aggressivster Umgebung ohne Qualitätsverlust über teilweise sehr lange Zeiträume funktionieren.

• Mean Time to Failure (Zeit bis zum Ausfall) >= Lebenserwartung des Patienten

• technische Verarbeitbarkeit

• preiswert


Werkstoffe mit Kontakt zum Knochen

• Bewegung der Gelenkimplantate relativ zum Gewebe führt zur Einschneidung der Verankerungselemente

• bindegewebige Einheilung ist unerwünscht, da sie die bestmögliche Krafteinleitung verhindert

• Aufwachsen osteoblastenähnlicher Knochen-Zellen zur Fixierung des Implantats im Knochen

- mechanische Strukturierung der Oberfläche - Einstellung der physikalisch-chemischen Eigenschaften

des Oberflächenwerkstoffs


Grundlagen der KorrosionDie meisten Metalle haben ihren thermodynamisch stabilsten Zustand bei sauerstoffhaltiger Umgebung als Oxid.Korrosion tritt auf, wenn metallische Atome ionisiert in Lösung gehen oder sich mit Sauerstoff zu Oxiden verbinden und sich ablösen.

Körperflüssigkeiten sind wässrige, extrem aggressive Medien im Bezug auf Korrosion (Cl-, Proteine)

Ablaufende Reaktionen:Anode: M -> Mn+ + ne-

Kathode: 2H3O+ + 2e- -> H2 + 2 H2O

und ½ O2 + H2O + 2e- -> 2 OH-

bzw. M+n + ne- -> M


Korrosion der Metalle-Elektrochemische Spannungsreihe-


Interkristalline Korrosion Spannungsrisskorrosion/Spaltkorrosion

Kontaktkorrosion

Korrosion der Metalle-Korrosionsarten-


Beeinflussung des Gewebes durch Metalle-Grenzfläche zum Gewebe-

Metallionen und Metallpartikel gelangen in das umliegende Gewebe durch mechanische Beanspruchung

Veränderung der biologischen Umgebung durch elektrochemische Reaktionen (Senkung oder Erhöhung des pH-Wertes)

Beeinflussung des Implantates durch Gewebe:Erniedrigung des pH-Wertes durch Entzündungen des umliegenden Gewebes

Adsorbtion von Molekülen an der Oberfläche durch elektrische Felder


Korrosion der Metalle-Pourbaix-Diagramme-

Pourbaix-Diagramme von Chrom (rechts)

PH-Wert im Körper: arteriell 7,39-7,45, venös 7,37-7,42

Nachteile:

Für wässrige Lösungen

Keine Auskunft über Geschwindigkeit


Metallische Biomaterialien-Korrosionseigenschaften-

Stromfluss als Mass für die Korrosionsgeschwindigkeit (in Ringerlösung)


Unterteilung

bio-inerte Werkstoffe bio-aktive Werkstoffe

Titan HA (Hydroxylapatit)Tantal biodegradierbareNiob PolymereZirkonium TiO 2 (strukturiert ~20µm)

Al2O3

ZrO 2


Metallische Biomaterialien-Eigenschaften-

Gewebereaktionen auf verschiedene Elemente und metallische Legierungen

Gewebereaktion

log

Pol

aris

atio

nsw

ider

stan

d

Einkapselung

toxisch

inert


Metalle im Organismus

Cr-Verbindungen, Ni-Sulfide, Ni-Oxide...

Ni, Co, Cr...

Cu, Co, Ni, Zn...

As, Pb, Hg, Be, Sr, Cr...

Zn, Cu, Mn, Mg, Ca, Na...

Krebs-erregendeWirkung

Allergische Reaktionen

beide Effekte (je nach Konzentration)

toxische Wirkung

wichtige Spuren-elemente


Toxikologie von Metallen-Beispiele-

• Nickel: allergen, kanzerogen, Alzheimer, Kontaktdermatitis

• Vanadium: Bronchitiden, kanzerogen?

• Chrom: Schleimhautgeschwüre, Kontaktdermatitis, kanzerogen (Lungenkrebs)

• Aluminium: Osteomalazie, mikrozytäre Anämie, Enzephalopathie

• Beryllium: Metalldampffieber, toxische Pneumonie, Beryllosis, kanzerogen im Tierversuch: Lungenkrebs


www.jointreplacement.com

ww

w.g

-net

z.de

Metalle im Körper


Metallische Implantate

Vorteile:

• hohe Zugfestigkeit

• hoher Abriebwiderstand (z.B.TiN, ZrO2)

• Sterilisierbarkeit

• keine galvanischen Korrosionsprobleme bei Kombination von Co-und Ti-Legierungen

• Prothesenbrüche eher selten –hohe Schadenstoleranz

Nachteile:

• hoher E-Modul/mechanische Inkompatibilität

• geringere Biokompatibilität

• Korrosion

• hohe Dichte


Biomaterialien-Mechanische Eigenschaften-


FG [N/mm2]

E [103N/mm2]

FG/E [%]

(FG)2/E [106J/m2]

Kortikaler Knochen 150 20 0,75 1,1

Kaltverformter rostfreier Stahl 730 190 0,38 2,8

Geschmiedete CoCrMo-Legierung 1000 230 0,43 4,3

Kaltverformtes cp-Titan (Grade 4) 690 105 0,66 4,5

Ti6Al4V 940 110 0,85 8,0

Ti5Al2,5Fe 915 110 0,83 7,6

Ti6Al7Nb 920 110 0,84 7,7

FG= Fließgrenze E= Elastizitätsmodul FG/E= zulässige Dehnung (FG)2/E= Arbeitsvermögen= Energiedichte

Mechanische Eigenschaften


Eignung der Biomaterialien aus den Werkstoffklassen Metalle, Polymere und Keramik für verschiedene Belastungsarten

Biomaterialien-Anforderungen-


Biomaterialien-Anforderungen-

Biofunktionalität (BF) metallischer Biomaterialien

BF=Ermüdungsfestigkeit/Elastizitätsmodul


Metallische Biomaterialien-Anwendungen-

Stähle Co-Basis-Leg.

Cp-Ti Ti-Leg. Shape Memory

Anwendungen Teile

316

L, 1

.44

41

RE

X 7

34

Ni-f

rei C

rMn

Co

Cr2

8M

o6

Co

NiC

rMo

Gra

de

1,2

Gra

de

4

TiA

l6V

4

(EL

I)

TiA

l6N

b7

TiA

l3V

2,5

NiT

i

Hüfte, Knie, Schulter X X X X X Kugeln X X X X Endoprothesen Pfannen X Knochenplatten, Schrauben X X X X Nägel X X X X X Osteosynthese Rückgrat X X X X Implantate, Suprakonstruktionen X X X X Kiefer- und Zahn-

implantologie Orthodontische Drähte X X X X Gehäuse X

Schrittmacher Elektroden, Zuleitungen X

Intravaskuläre Stents Intraprostatic spirals X


Eigenschaften

Werkstoffe Norm Qualität Behandlung Zugfestigkeit Bruchdehnung

5832-1 1 (1.4441) 490-690 40 5832-9 REX 734 740 35 Stähle 1.4452 P 2000 (i.E.)* 980 55 5832-6 CoNiCrMo 800 40 5832-8 CoNiCrMoFe 600 50 Co-Basisleg.

5832-12 Co Cr28 Mo6 750 5832-2 Grade 1 240 24 5832-2 Grade 2 345 20 5832-2 Grade 3 450 18 5832-2 Grade 4 550 15 5832-3 Ti Al6 V4 860 10

Titan

5832-11 Ti Al6 Nb7

geglüht

900 10

5832-1 1 (1.4441) 860 12 5832-9 REX 734 1060 12 Stähle 1.4452 P 2000 (i.E)* 1200 12 5832-6 CoNiCrMo 1200 10 5832-8 CoNiCrMoFe 1310 12 Co-Basisleg.

5832-12 Co Cr28 Mo6

kaltverformt

1172 12

7,9316 (Stahl)

8,3CoCrMo

4,5Titan

Dichte g/cm3


40,82ASTM F I295ISO 5832 -11TiAl6Nb7

35,71ASTM F I36ISO 5832 – 3TiAl6V4 (ELI)

30,61ASTM F 67ISO 5832 – 2Grade I – 4

Titan

66,33ASTM F 563ISO 5832 – 8CoNiCrMoWFe

66,33ASTM F 562ISO 5832 – 6CoNiCrMo

71,43ASTM F I537ISO 5832 – 9Co Cr28Mo6

Co-Basis- Legierungen

20,41-DIN 1.4452P 2000

15,31ASTM F I586ISO 5832 – 9REX 734

10,20ASTM F I38ISO 5832 – 1X2 CrNiMo I8 I5 3

Stähle

Preis für Rundmaterial 30 mm Ø €/kg

NormQualitätWerkstoffe

Normen und Preise


Stahlimplantate-Anwendungen-

Interne FixationssystemeRostfreier Stahl (316LVM) http://www.arge-med.de/HK.htm

Fixateur externe


Stahlimplantate-Aufbau-

Hauptsächlich hochlegierter Stahlmit 17-20% Chrom, 12-14% Nickel und 2-4% Molybdän. Austenitische Kristallstruktur.

Niedriger Kohlenstoffgehalt (max. 0.03%) verhindert die Ausscheidung von Chromkarbidan den Korngrenzen und fördert Beständigkeit gegen interkristalline Spannungsrisskorrosion. Durch Zulegieren von 2-4 Gew.%Molybdän wird die Beständigkeit gegen Lochfraßkorrosion erhöht.

Duplexstähle(25Cr-7Ni-4Mo-N): höherer Molybdän- und Stickstoffgehalt als die austenitischen Stähle und somit beständiger gegen Lochfraß- und Spaltkorrosion.


Stähle für die Implantologie-Nichtrostende austenitische Stähle-

Zusammensetzung von Stählen für die Implantologie

Eigenschaften von Stählen für die Implantologie


Zusammenfassung Stähle

• Austenitische Cr-Ni-Stähle

• Hohe Festigkeit

• Gut geeignet für Kurzzeitanwendungen

• Spannungskorrosionsanfällig – verliert Festigkeit


CoCrMo-Implantate-Anwendungen-

Hüftkopf Kniegelenk, Femurkomponente,

bicondylär

Kniegelenk-Tibia-Tray, bicondylär

http://www.isp-gmbh-luebeck.de/frameset.html


CoCrMo-Implantate-Anwendungen-

Co-Cr mit TiNbN-Beschichtung


CoCr-Legierungen

• CoCrMo-Gusslegierungen: Ausscheidungen des Typs M23C6 (Cr und Mo) in kubisch flächenzentrierten Matrix. Mischkarbide an Dendriten ⇒ hohe Abriebbeständigkeit

– nachträgliches Diffusionsglühen (1220 – 1230°C, 1h) verbessert Zähigkeit (zu hohe Glühtemperaturen: nachteiliger Effekt auf Festigkeit).

• CoCrMo-Schmiedelegierungen: kleine Korngröße und feine Karbidverteilung. ⇒ hohe Ermüdungsfestigkeit

• Anwendung: Hüftgelenk-Endoprothetik.

• CoCrWNi-Legierungen: geringer Kohlenstoffgehalt ⇒ feinkörniges einphasiges Gefüge (kubisch-flächenzentrierte Mischkristalle).

• Anwendung: Endoprothesen und chirurgische Instrumente

• CoNiCrMo-Legierungen: kubisch-flächenzentriertes Gefüge, mechanische Verformung unterhalb 425°C induziert Bildung von Bereichen mit hexagonaler Struktur in der metastabilen, kubisch-flächenzentrierten Matrix.

– Hohe Festigkeit und Zähigkeit. – Genügt nicht den Anforderungen an die Verschleissbeständigkeit für Endoprothesen-Kugeln⇒ lediglich

Schäfte. (Kugeln werden aus CoCrMo-Gusslegierung hergestellt und verschweißt.)


Korrosionsbeständigkeit

Trotz geringer Anfälligkeit auf allgemeine flächige Korrosion wurde bei CoCr-Legierungen beobachtet, dass Ionen in Lösung gehen und erhöhte Metallionenkonzentration im Blut verursachen.

– Kombination von CoCr-Legierungen mit rostfreien Stählen: deutliche Korrosion der Stahlkomponente

– Kombinationen von unterschiedlichen CoCr-Legie-rungen: kein Angriff durch galvanische Korrosion

– keine Lochfraß- und Spaltkorrosion bei CoCr-Im-plantaten

– über Empfindlichkeit auf Spannungsrisskorrosion und Korrosionsermüdung ist wenig bekannt

– Korrosionsrate von CoCrMo-Legierungen: rund 26 µgcm²d-1


CoCrMo-Legierungen

* Legierung für Zahnrestauration ( Co + Cr ≥ 85 %, Cr + Mo + Ti ≥25%, Be ≤0,01%)

Zusammensetzung von Schmiedelegierungen

Zusammensetzung von Gusslegierungen


CoCrMo-Legierungen

* Legierung für Zahnrestauration ( Co + Cr ≥ 85 %, Cr + Mo + Ti ≥25%, Be ≤0,01%)

Zusammensetzung von Schmiedelegierungen

Zusammensetzung von Gusslegierungen


CoCrMo-Implantate-Eigenschaften-

---0.8515201300Kaltverformt

100,8519001610Kaltverformt (4%)

220,8713501180Kaltverformt (17,5%)

37-600,47-0,54950-1200450-650Weichgelüht

Bruchdehnung (%)

Dehnung/Zugfestigikei

Zugfestigkeit(MPa)

Dehngrenze(MPa)Behandlung

Mechanische Eigenschaften der Legierung Co20Cr15W10Ni in Abhängigkeit der Kaltverformung


Zusammenfassung CoCr-Legierungen

• Hohe Festigkeit

• Langzeitstabil

• Relativ verschleißfest

• Co, Cr und Ni-Ionen können freigesetzt werden –bei Einsatz in Reibsystemen


Titanimplantate-Anwendungen-

Hüftgelenksschäfte

Hüftgelenkspfannen (zementlose Implantation)

http://www.peter-brehm.de

Zimmer



Zahnimplantate aus (Hydroxylapatit-beschichtetem) Titan



Künstliches Herz Tibianägel


Metallische Biomaterialien-Titan(legierungen)-

Reintitan, cp(commercially pure)

Titanlegierungen (zweiphasig)

Alpha/Beta-Legierungen

(nahe) Beta-Legierungen

Hexagonale Gitterstruktur (alpha) Kubisch-Raumzentriert

(beta) – 50%

Vorteile: extreme Korrosionsbeständigkeit, niedriger E-modul (80-120 GPa),hohe Dauerfestigkeit


Titan

Reines Titan (commercially pure (cp) titanium) und die Legierung TiAL6V4

cp Titan: unlegiertes Titan (a-Titan mit hexagonal dichtest gepackter Kristallstruktur) mit geringer Konzentration an Verunreinigungs-elementen wie Kohlenstoff, Eisen oder Sauerstoff.

• hoher Schmelzpunkt - Vakuumofen - Tiegellos• geringe Festigkeit, hohe Zähigkeit TiAI6V4 : durch nachträgliche Wärmebehandlung ⇒

Zweiphasenlegierung mit gleichmäßiger Verteilung der Mischkristallphasen

• erhöhte Festigkeit und verbesserte Ermüdungseigenschaften• im gegossenen Zustand nach der Abkühlung: lamellare Duplexstruktur

(a- und b-Lamellen)


Reintitan-Zusammensetzung und mech. Eigenschaften-

0,0130,10,070,30,35Grade IV

0,0130,10,060,250,3Grade III

0,0130,080,060,20,25Grade II

0,0130,080,050,10,2Grade I

H max. C max.N max.O approx.Fe max.cp- Titan

chemische Zusammensetzung von cp-Titan (wt-%).

30160,53-0,72540-740390Grade IV

30180,54-0,7460-590320Grade III

30220,46-0,64390-540250Grade II

35300,49-0,69290-410200

Platte wie

gewalzt

Grade I

Brucheinschnürung(%)

Bruchdehnung(%)

Rp02/RmRm (MPa)Rp0,2

(MPa)Zustandcp-Titan

mech. Eigenschaften von cp-Titan


----0,0090,080,050,20,56,5-7,50,25--5,5-6,5Ti6Al7Nb

0,40,10,0150,080,050,2----2,0---4,5-5,5Ti5Al2.5Fe

0,40,10,0150,080,050,2----0,33,5-4,55,5-6,75Ti6Al4V

SummeSingleHCNOTaNbFeVAlAlloy

Titanlegierungen-Zusammensetzung-

Zusammensetzung (Gew.-%)vonα-β-Legierungen

Eigenschaften von α-β-Legierungen


β -Legierungen -Zusammensetzung und Eigenschaften -

30Ti30Ta

30Ti30Nb

4,54,511,5Ti12Mo5Zr5Sn

5153,8Ti15Mo5Zr3Al

SnNbTaZrMoAlLegierung

Zusammensetzung (Gew.-%) von β- und nahe β Legierungen (ca. 50% alpha)

(Experimentelle Legierungen)

Noch in der Versuchsphase: Vanadiumfrei, Hoch- und dauerfest


Titan-Oberflächenbeschichtung von TiAl6V4-

_________________________________________________________Total Weight loss Ti V

Material Combination (µg) (µg) (µg)___________________________________________________________________________Untreated- untreated 2423 2925 78,5Untreated- nitrogen ion implanted 1295 1260 31,2Untreated- PVD coated with TiN 1002 902 15,0Untreated- plasma ion nitrided 807 716 6,4PVD- PVD 713 470 8,5Plasma ion nitrided- plasma ion nitrided 273 87 0,5___________________________________________________________________________Testing conditions: plate screw system with a micromotion of 100 µm,

14 days at 1 Hz for 1 200 000 cycles,Testing medium was calf serum solution


Zusammenfassung Titan

• DAS Biometall, da bioaktiv nicht nur bioinertTiO2-Schicht stabil, selten

Ionenfreisetzung

• Hohe spezifische Eigenschaften

• Schlechte Verschleißeigenschaften

Knochenanlagerung anTitan


Weitere Metalle in der Medizin-Zirkonium-

Ähnlich biokompatibel wie Titan

-Oberfläche aus extrem verschleißfesten ZrO2

-aufoxidierbar

- Ist erst seit einigen Jahren frei von Restradioaktivität herstellbar


- Sehr gute Biokompatibilität

- Hoch Korrosionsfest

- Tantalschaum hat ähnliche Eigenschaften wie Knochenkortikalis

- Extrem teuer – noch kaum Anwendung

Weitere Metalle in der Medizin-Tantal-


http://www.arge-med.de/HK.htm

Hüftkopf aus TiAl6V4 mit Niobbeschichtung

Lidimplantate aus einer Platin-Iridiumlegierung

Weitere Metalle in der Medizin- Platin, Iridium, Niob -


Anwendungen von Formgedächtnislegierungen (Superplastizität) in der Kieferorthopädie

Formgedächtnislegierungen-Anwendungen-


Formgedächtnislegierungen -TiNi-

z.B. Ti-56Ni

Weitere Legierungselemente:

Eisen: 0,5-3 %

Kupfer: 1,0-10 %

Chrom: 0,1-1,0 %

Kobalt 0,1-2,0 %

Vanadium: 1,0-8,0 %

Niob: 5,0-15 %

Phasendiagramm Titan-Nickel Einfluss von Verunreinigungen und Legierungselementen


Formgedächtnislegierungen-Mikrostruktur-


Formgedächtnislegierungen -Superelastizität-

Ausgangszustand (Austenit)

Unter Last (Martensit)

Endzustand (Austenit)

- Bildung von mechanisch induziertem Martensit

- Temperatur unter Md


Formgedächtnislegierungen -Superelastizität-

Vergleich von konventioneller Elastizität und Superelastizität


Formgedächtnislegierungen-Anwendungen-


Formgedächtnislegierungen -Einwegeffekt-

Ausgangsform

Nach Verformung

Nach Erwärmung

Nach Abkühlen


Formgedächtnislegierungen -Osteosyntheseklammern-


Formgedächtnislegierungen -Anwendung-

Stents –

•Selbstausdehnend (Superelastisch)

•Ausdehnung durch Ballon im Martensitischen Zustand

•Ausdehnung durch Shape.Memory-Effekt durch leichte Erwährmung


Formgedächtnislegierungen -Filter in Adern-


Amalgam- Zusammensetzung der Legierungen zur Herstellung-

Historischer Überblick:1826 Entwicklung des Quecksilberamalgams durch Taveau in

Paris1840 Amalgamverbot wegen der dabei auftretenden

Quecksilberdampfvergiftung1855 Wiederzulassung1926 Der Chemiker A. Stock aus dem Kaiser-Wilhelm-Institut

warnt erneut vor Quecksilberamalgam ("Die Gefährlichkeit des Quecksilberdampfes und der Amalgame") und beschrieb 1939 die chronische Vergiftung infolge der Instabilität des Amalgams.

1985 Verbot des Amalgams im Ostblock und Amalgamverzicht in Japan

1997 Verbot in Schweden

Aktuell Verbot in Österreich angekündigt


Amalgam- Zusammensetzung der Legierungen zur Herstellung-

20-30%12-15%12%max 30%Kupfer

24-30%24-30%24-30%max. 32%Zinn

40-50%55-60%65-70%min. 40%Silber

KupferreichNiedrigsilberamalganHochsilberamalgankonventionellElement

Zusammensetzung Legierungspulver:

Hg ca. 53%Legierungpulver ca. 47%

Zusammensetzung von Legierungspulvern zur Herstellung von Amalgam

http://www.free.de/WiLa/derik/Amalgam.html


Amalgam -Reaktionen beim Aushärten-

a) Legierungen mit niedrigem Kupfer-Anteil (alte Legierungen)Ag3Sn + Hg � Ag2Hg3 + Sn7-8Hg + Ag3Snγ + Hg � γ1 + γ2 + γ (nicht reagiert)

b) Legierungen mit hohem Kupfer-Gehalt

1. Schritt: Ag3Sn + Hg � Ag2Hg3 + Sn7-8Hg + Ag3Snγ + Hg � γ1 + γ2 + γ (nicht reagiert)

2. Schritt: Sn7-8Hg + Ag-Cu � Cu6Sn5 + Ag2Hg3γ2 + Ag-Cu � Cu6Sn5 + γ1 Aushärtung von Amalgam

Amalgame entstehen durch Vermischen etwa gleicher Gewichtsanteile von Metalllegierungen (Legierungspulver, -kugeln, -splitter, -späne) mit dem bei Raumtemperatur flüssigen Quecksilber (Hg)


Amalgam-Toxische Eigenschaften-

• Cu verdrängt Zink, dadurch wird vor allem die Ausscheidung von Schwermetallen durch zinkhaltige Enzyme aus dem Körper gestört

• Entstehung von Methylquecksilber (hochtoxisch mit schleichenden Symptomen)

• Hg selbst hemmt die Na(+)-K(+)-ATPase. Dieses Enzym regelt den osmotischen Druckausgleich in der Zelle durch aktiven Transport von Kalium- und Natriumionen, wobei es große Mengen an ATP verbraucht;.

• Symptome:Antriebslosigkeit, Kopfschmerzen, Magen-Darmbeschwerden, Schwindel, Zittern, Gedächtnisstörungen, Schlafstörungen, Muskelschwäche, Rückenschmerzen, Allergie, Nervosität, Apathie wechselnd mit Gereiztheit, Depression, Ataxie, Lähmungen, Pelzigkeitsgefühle, Hör- und Sehstörungen, Infektanfälligkeit, Herzrhythmusstörungen, Anämie


Goldinlays

http://www.tarzahn.de/Zahnfuellungen.html

Legierungen aus Gold, Silber, Platin, Kupfer, Palladium

Sehr gut verträglich – bei Einsatz in der Mundhöhle

Keine Korrosion

Wird einzementiert

Hohe Dichte

Niedrige Festigkeit

!Nie gemeinsam mit Amalgam – Kontaktkorrosion!


Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!


Literatur

• Biehl, V, Brem, J.: „Metallic Biomaterials“, in: Mat.-wiss. u. Werkstofftechnik 32 (2001)

• Compe, E. C.; Dental Biomaterials

• Black, J.; Biomaterials Properties

• Helsen, J.A.; Metals as Biomaterials

• Lipscomb, I.P.; The Application of Shape Memory Aloys in Medicine

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