Alterung von Keramikglasuren

Titan bzw. Titanbasierte Legierungen wird in der Medizin häufig als Implantatmaterial verwendet, da es sich als sehr körperverträglich herausgestellt hat. Es erzeugt in der Regel keine Abstoßungsreaktionen des Körpers und wird von den körpereigenen Zellen in der Regel gut kontaktiert.

 

Da Patienten und Ärzte wünschen, die eingesetzten Implantate möglichst schnell belasten zu können, wird oftmals deren Oberfläche aufgeraut, um einen besseren Halt im Knochen zu erreichen. Dadurch kommt es aber beim Einschrauben der Implantate in hartes Gewebe oft zu Abrieb von der Oberfläche. Diese kleinen Partikel aus Titan führen zwar ebenfalls zu keiner direkten Abstoßungsreaktion, können allerdings im Körper transportiert werden. Es kann dadurch zu unerwünschten Ablagerungen insbesondere in Lymphknoten kommen.

Ein Knochen, in den ein Titanimplantat eingeschraubt wurde, stellt sich nach einer geeigneten Präparation im Rasterelektronenmikroskop folgendermaßen dar.

Allein aufgrund dieser Morphologie ist es praktisch nicht möglich zu entscheiden, ob in den Knochen kleine Titanpartikel eingelagert wurden oder nicht.

Unter Zuhilfenahme eines energiedispersiven Röntgenspektrometers (EDX) ist es hingegen möglich, entweder einzelne “verdächtige” Partikel gezielt bezüglich der enthaltenen chemischen Elemente zu analysieren oder gleich eine „chemische Landkarte“ eines ganzen Gebiets aufzunehmen.

Diese „Mappings“ liefern besonders anschauliche und gut zu interpretierende Ergebnisse. Im unten gezeigten Bild sind Titanvorkommen rot und Kalzium (Knochen) blau eingefärbt. Die zugrundeliegende Information stammt aus der spezifischen Röntgeninformation jedes einzelnen Elementes.

(Sekundärelektronen-Bild, Bereich: 144 µm x 108 µm)
(EDX-Mapping, Bereich: 144 µm x 108 µm)