Jet-Engine Hüften? Metall-Implantate produzieren Schmiermittel im Körper

Metall-Hüftimplantate sind zunehmend attraktiv für Menschen mit terminalen Hüftarthrose, vor allem, weil die Implantate langsam zermürben. Eine neue Studie zeigt nun, dass die Schicht der Schmierung, die zwischen den Metallteilen der Implantate bildet mehr gemein die Schmierung eines Verbrennungsmotors als die von einer natürlichen Gelenk hat.

In der Studie haben die Forscher die schmierenden Schicht auf sieben Hüftimplantate, die vom Patienten aus verschiedenen Gründen entfernt worden war getestet. Sie entdeckten, dass die Schicht meist graphitische Kohlenstoff, ein Festschmierstoff verwendet in Motoren hergestellt wurde.

Die überraschende Entdeckung hat wichtige Implikationen für die Gestaltung der zukünftigen Metall-Hüftimplantate, sagten die Forscher. Bis jetzt hatten Wissenschaftler davon ausgegangen, dass die Schicht der degradierten Protein, ähnlich wie die Schmierung in menschlichen Gelenken gemacht wurde.

"Wir verstehen jetzt, wie die Ersetzungen arbeiten, was bedeutet, dass wir [] besser machen können," sagte der leitende Forscher Laurence Marks, materielle Wissenschaftler an der Northwestern University in Illinois.

Metall-Hüftimplantate

Metall-Hüftimplantate, die eine Kugel und Sockel aus Metall gemacht haben, sind in etwa 35 Prozent der Hip-Ersatz-Verfahren in den Vereinigten Staaten verwendet. Zwar nicht für jeden geeignet, haben der Implantate einige offensichtliche Vorteile über Implantate, die aus Kunststoff oder Keramik enthalten.

Metallimplantate haben dünnere Wände und größeren Femurköpfen als solche aus dem Kunststoff Polyethylen, das verringert das Risiko von Hüftluxation erklärt Studie Forscher Markus Wimmer, Professor für orthopädische Chirurgie am Rush University Medical Center in Illinois. Metall auf Metall ist auch die einzige Option für Hip resurfacing Verfahren, die einige Knochen zu bewahren, anstatt die Hüfte vollständig zu ersetzen. [Wie man alte anmutig wachsen]

Darüber hinaus können andere Arten von Hüftimplantate schnell, zermürben eine Gefahr für Patienten darstellen. Zum Beispiel wenn Polyethylen zermürbt, gibt es kleine Partikel in den Körper. "Die Partikel sind nicht gut für die Knochen umgibt das Polyethylen", sagte Wimmer. "Knochen um das Implantat herum verschwindet, und die Prothese bekommt locker."

Das Metall-Implantate Verschleiß nach unten langsam vor allem, weil eine schmierenden Schicht auf der Oberfläche entwickelt. Wimmer hat geholfen, diese Schicht im Jahr 2001 zu entdecken. "Wir hatten das Gefühl, dass es wirklich wichtig, aber wir nie wusste, was es war", sagte Wimmer. Die meisten Experten im medizinischen Bereich angenommen, die Schicht Protein-basierten weil Protein in gemischten Flüssigkeiten üblich war.

Graphitische Schmierung

Um auf der Unterseite des Geheimnisses, zusammen Wimmer mit Mark. Das Duo und ihre Kollegen untersuchten unter dem Elektronenmikroskop schmierenden Schicht von Metallimplantaten gesammelt. "Wir haben Anzeichen dafür, dass in der Schicht, die unerwartet kam, gab es einige graphitische Kohlenstoff festgestellt", sagte Marks. "Wir gingen dann jagen, um zu versuchen, festzustellen, was es war."

Tests mit anderen Elektron und optische Mikroskope bestätigt die schmierenden Schicht besteht größtenteils aus graphitische Kohlenstoff, und weniger als 5 Prozent davon ist Protein. Es ist noch unklar, woher die Graphit kommt, und diese Frage ist ein Ziel für zukünftige Studien.

Als nächstes wollen die Forscher herausfinden, ob ein Mangel an dieser graphitische Schicht der Ausfall einiger Metall-auf-Metall-Implantate erklären kann. Sie wollen auch sicherstellen, dass das Graphit nicht große Schäden im menschlichen Körper verursacht.

Mark ist interessiert, bei der Suche nach Möglichkeiten zur Verbesserung der Implantate, z. B., dass das Graphit hält sich besser an das Metall zu gestalten oder Graphit-Bildung im Körper irgendwie zu fördern.

"Was Menschen in Motoren von Rennwagen und Flugzeugen getan haben erstaunlich", sagte Mark. "Wir können dadurch, dass in Hüftprothesen, Knie-Ersatz und andere Arten von Ersatz starten."

Die Studie ist in der 23 Dezember-Ausgabe der Zeitschrift Science veröffentlicht.

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