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Implantatentwicklung

Die Forschungsgruppe am Institut für Medizinal- und Analysetechnik verfügt über eine exzellente Infrastruktur und Expertise in der Entwicklung und Prüfung medizinischer Implantate, insbesondere von Knochenersatzmaterialien. Ihre Kernkompetenz ist zum einen die Herstellung komplexer Bauteile aus Polymer, Keramik, Titan und metallischer Formgedächtnislegierung in kleinen Stückzahlen mittels Additive Manufacturing. Zum anderen werden funktionelle Implantatmaterialien und -oberflächen, z.B. mit antibakteriellen Eigenschaften, entwickelt und erforscht. Für Entwicklungs- und Prüfungsaufgaben steht eine grosse Bandbreite an Prüfungsmöglichkeiten zur Verfügung. In angewandten F&E-Projekten und als Auftragsforschung kooperieren wir mit regionalen, überregionalen und internationalen Firmen jeder Grösse im Medizintechnikbereich (Implantatehersteller, Fertigungsmaschinenherstellern, Zulieferer, Rohstofflieferanten) wie auch mit grossen Universitätskliniken.

Implantatentwurf und -herstellung mit Additive Manufacturing Verfahren

Die Forscher in diesem Arbeitsschwerpunkt befassen sich mit der Modellierung von Knochenangepassten Implantaten und deren Herstellung mit additiven Fertigungsverfahren. Wir sind in der Lage jegliche 3D Geometrie Daten von anatomischen Strukturen zu vermessen, anhand dieser Daten Modellierungen durchzuführen oder Modelle- und Struktur angepasste chirurgische Lösungen daraus abzuleiten und herzustellen. Die generative Verarbeitung von metallischen Werkstoffen aber auch von keramischen  Materialen als Knochenersatzstrukturen gehört zu unseren Spezialitäten. Neben dichten Strukturen erforschen wir insbesondere die Modellierung von biomimetisch angepassten offenporigen 3D Gittergerüsten welche durch ihre neuartige innere Strukturierung und äussere Form als intelligente Implantate bezeichnet werden können.

Kontakt: Dipl. Ing. Ralf Schumacher

Projekte

 

Funktionale Materialien und Oberflächen

Die Forscher in diesem Arbeitsschwerpunkt befassen sich mit der Untersuchung und Optimierung von Werkstoffen und Oberflächen für medizintechnische Anwendungen. Wir charakterisieren Biomaterialien für Implantate, chirurgische Werkzeuge, Diagnostikwerkzeuge usw. Wir führen statische und dynamische mechanische Festigkeitsprüfung (Belastbarkeitstests, Lebensdauerprüfung), sowie Normprüfungsverfahren und dynamische Zug- und Druckprüfung und Torque-Messungen durch und betreiben Schadensanalyse mittels Elektronenmikroskopie. Zur Entwicklung und Charakterisierung neuer Implantatoberflächen (z.B. antibakterielle Oberflächen) strukturieren und funktionalisieren wir Oberflächen bis auf Sub-µm-Skala. Wir entwickeln dreidimensionale NiTi-Gitterstrukturen, welche zukünftig als intelligente Implantate eingesetzt werden könnten.

Kontakt: Prof. Dr. Michael de Wild

Projekte

 

Large Bone Defects

Wir haben gezeigt, dass offenporöse Titan-Strukturen zur Überbrückung grosser (z.B. tumorbedingter) Knochendefekte eingesetzt werden können. Die Oberflächentopografie, Oberflächenchemie wie auch die Architektur des Gitters werden dabei gezielt entwickelt.

Kontakt: Prof. Dr. Michael de Wild

Projekt

 

Smart Implants

Implantate aus der Formgedächtnislegierung NiTi werden entwickelt, um mittels thermo-mechanischer Stimulation ein verbessertes Einwachsen in den Knochen zu erreichen. Die Pseudoelastizität und die Oberflächenbeschaffenheit tragen entscheidend dazu bei.

Kontakt: Prof. Dr. Michael de Wild

Projekt

 

Antibakterielle Implantatbeschichtungen

Implantat-assoziierte Infektionen stellen zunehmend ein klinisches Problem dar. Wir erforschen und entwickeln neuartige Modifikationen von Implantatoberflächen, um die Bildung eines Biofilms und schlussendlich den Implantatverlust zu verhindern.

Kontakt: Prof. Dr. Michael de Wild

Projekt

 

Aktive intrakorporale Systeme

Aktive Implantate haben eine erweiterte Funktionalität und können so anatomische und physiologische Eigenschaften des Patienten stark beeinflussen. Neben den gegenüber konventionellen Implantaten erhöhten Herausforderungen an der Schnittstelle zwischen umliegendem Gewebe und Implantatoberfläche, bei Implantierungsverfahren und Langzeitstabilitätsaspekten kommen nun noch Herausforderungen bei der Energieversorgung, der Steuerung, der Informationsverarbeitung, der Miniaturisierung und der Sicherheit hinzu. Der Einsatz erfolgt in allen Bereichen des menschlichen Körpers.

Im IMA werden Systeme im Bereich der Herzunterstützung entwickelt. Dabei greifen wir auf ein starkes Netz von Partnern zurück, um die notwendigen Kompetenzen bei der Entwicklung solcher Systeme zu vereinen.

Kontakt: Prof. Dr. Erik Schkommodau

Projekt

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