Diese Studienarbeit beschäftigt sich hauptsächlich mit Prothesen oder Implantaten aus metallischen Werkstoffen.
Der Grund für die Verfassung dieser Arbeit ist die sich stetig weiterentwickelnde Branche der medizinischen Werkstofftechnik.
Heutzutage greift man beispielsweise bei der Erzeugung von Prothesen oder Implantaten nicht mehr ausschließlich auf
Metalle zurück, sondern zieht auch mehrere alternative Werkstoffe zur Rate. Mithilfe der nachstehenden Ausarbeitung soll der Anlass für jene Entwicklung deutlich gemacht werden.
Sämtliche Produkte beziehungsweise die Werkstoffe, die in jenen Produkten enthalten sind, müssen vor der praktischen Anwendung auf eine grundsätzliche Biofunktionalität und Biokompatibilität (Körperverträglichkeit) geprüft werden. Solch eine Prüfung ist notwendig um die dauerhafte Aufnahme jener Prothesen oder auch Implantate im menschlichen Körper zu gewährleisten.
Durch die Fachbereiche der Biokompatibilität und Biofunktionalität wurde die Weiterentwicklung der Werkstoffwissenschaft aus medizintechnischer Sicht immer wichtiger. Die ersten Prothesen bzw. Implantate wurden aus Werkstoffen entwickelt, welche bislang nur im handwerklichen oder industriellen Sektor zum Einsatz kamen. Die Biokompatibilität war somit bei jenen Werkstoffen nicht zwangsläufig gegeben und es kam häufig zu Abwehrreaktionen des Organismus in Form von Entzündungen oder auch Allergien bei den betroffenen Personen.
Durch die Errungenschaften in der Werkstoffwissenschaft wurde es möglich Prothesen und Implantate aus weitestgehend inerten Werkstoffen in den menschlichen Körper einzusetzen. Aufgrund der größtenteils neutralen Verhaltensweise dieser Werkstoffe traten deutlich weniger Abwehrreaktionen des Organismus bei der Aufnahme jener Fremdkörper auf.
Heutzutage hat man eine Vielzahl an Auswahlmöglichkeiten, was die Wahl des Werkstoffes bei der Prothese bzw. des Implantats betrifft. Es wird grundsätzlich zwischen Produkten aus Metall, Nichtmetall oder aus Naturstoffen unterschieden.
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung und Aufbau der Arbeit
2 Die Entstehung bzw. Weiterentwicklung von biokompatiblen und biofunktionalen Produkten
3 Fallbeispiele zu verschiedenen Werkstoffen und deren Auswirkungen
3.1 Endoprothesen aus Titan bzw. Titanlegierungen und Co-Cr-Legierungen
3.2 Zahnfüllungen aus Amalgam und Goldlegierungen
4 Grundlagen Allergien
5 Lösungsmöglichkeiten
5.1 Polymere Werkstoffe
5.2 Keramische Werkstoffe
6 Zusammenfassung und Fazit
Zielsetzung & Themen
Die Studienarbeit untersucht die potenzielle allergene Wirkung metallischer Werkstoffe, die in der Medizintechnik für Prothesen und Implantate Verwendung finden, und evaluiert alternative Materiallösungen zur Vermeidung von Unverträglichkeitsreaktionen.
- Historische Entwicklung von Prothetik und Implantologie
- Analyse von Metallen in der Endoprothetik und Dentalchirurgie
- Medizinische Grundlagen der Kontaktallergie (Typ-IV-Reaktion)
- Vergleichende Untersuchung von Polymeren und Keramiken als Alternativen
Auszug aus dem Buch
3.2 Zahnfüllungen aus Amalgam und Goldlegierungen
Das folgende Fallbeispiel beschäftigt sich mit dem Werkstoff Amalgam, seinen Eigenschaften und seiner Verwendung. Die Legierung Amalgam ist bekannt als Füllung für kariesbedingten Zahnverlust, jedoch kommen auch natürliche Amalgame vor. Hier wird jedoch auf das zahnmedizinische Amalgam eingegangen. Die ersten Amalgamfüllungen sollen um 1820 in Europa gelegt worden sein, anschließend wurden sie in großen Mengen verwendet und dienen bis heute als Füllungsmaterial.
Heutzutage gilt Amalgam allerdings als umstrittener Füllungsstoff und wird deutlich weniger verwendet als zuvor. Stattdessen werden Werkstoffe wie beispielsweise Keramik und Komposit verwendet. Dies liegt unter anderem an dem Beschluss der EU-Kommission, aufgrund dessen seit Juli 2018 die Verwendung von Amalgam reduziert werden soll. Dennoch gilt diese Art der Füllung als Kassenleistung.
Bei Amalgam handelt es sich um eine Legierung von Quecksilber mit anderen Metallen. Zu diesen Metallen zählen Silber, Zinn, Kupfer und Zink. Sie werden in Form eines Legierungspulvers zu dem Quecksilber hinzugegeben. Bei der Zugabe der Metalle müssen unbedingt die chemischen Eigenschaften des Quecksilbers beachtet werden. Der Schmelzpunkt befindet sich bei diesem Stoff bei -38,83°C, während sich der Siedepunkt bei 357°C befindet. Damit ist Quecksilber bei Raumtemperatur flüssig. Kommt es nun zu einer Reaktion des Quecksilbers mit festen Metallen bei Zimmertemperatur, so liegt die Solidustemperatur weit oberhalb der Raumtemperatur. Dies bedeutet, dass die Legierung unterhalb dieser Temperatur im festen Aggregatszustand vorliegt.
Zusammenfassung der Kapitel
1 Einleitung und Aufbau der Arbeit: Einführung in die Bedeutung der Medizintechnik für die Lebenserwartung und Darstellung der Relevanz moderner Werkstoffwissenschaften zur Vermeidung von Abwehrreaktionen.
2 Die Entstehung bzw. Weiterentwicklung von biokompatiblen und biofunktionalen Produkten: Historischer Rückblick auf die Entwicklung von Prothesen und Implantaten von der Antike bis hin zur modernen Hightech-Fertigung.
3 Fallbeispiele zu verschiedenen Werkstoffen und deren Auswirkungen: Untersuchung von Endoprothesen aus Titan bzw. Kobaltlegierungen sowie Zahnfüllungen aus Amalgam und Gold hinsichtlich ihrer Biokompatibilität.
4 Grundlagen Allergien: Wissenschaftliche Erläuterung der verschiedenen Allergietypen, mit Fokus auf die für die Werkstoffkunde relevante Typ-IV-Reaktion (Kontaktallergie).
5 Lösungsmöglichkeiten: Analyse von Polymeren und Keramiken als biokompatible Alternativwerkstoffe, um metallische Unverträglichkeiten zu umgehen.
6 Zusammenfassung und Fazit: Synthese der Erkenntnisse über die Notwendigkeit stetiger Materialweiterentwicklungen in der Medizintechnik aufgrund der individuellen Bioreaktionen des Menschen.
Schlüsselwörter
Medizintechnik, Werkstoffkunde, Biokompatibilität, Biofunktionalität, Allergie, Typ-IV-Reaktion, Endoprothesen, Zahnfüllungen, Titan, Kobaltbasislegierungen, Quecksilber, Amalgam, Goldlegierung, Polymere, Keramik
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Studienarbeit grundsätzlich?
Die Arbeit analysiert die allergenen Potenziale metallischer Werkstoffe in der Medizintechnik und hinterfragt, inwieweit diese die Verträglichkeit von Implantaten und Prothesen beeinflussen.
Was sind die zentralen Themenfelder der Untersuchung?
Die Schwerpunkte liegen auf der Werkstofftechnik, den medizinischen Grundlagen allergischer Reaktionen und der Suche nach alternativen Implantatmaterialien.
Was ist das primäre Ziel der Arbeit?
Das Ziel ist es, aufzuzeigen, dass der Einsatz metallischer Werkstoffe im menschlichen Körper das Risiko für Unverträglichkeiten birgt und durch den Einsatz modernerer Materialien gemildert werden muss.
Welche wissenschaftliche Methode wurde angewandt?
Die Autorin oder der Autor verwendet eine fundierte Literaturanalyse sowie deduktive Fallbetrachtungen von gängigen klinischen Werkstoffen.
Was wird im Hauptteil der Arbeit behandelt?
Der Hauptteil gliedert sich in eine historische Einordnung, detaillierte Fallbeispiele zu Metallen (Endoprothesen, Zahnfüllungen), eine theoretische Fundierung der Kontaktallergie sowie die Vorstellung alternativer Materialgruppen.
Welche Schlüsselbegriffe charakterisieren die Arbeit?
Die zentralen Begriffe sind Biokompatibilität, Allergie, Werkstoffkunde und Medizintechnik.
Warum ist die Typ-IV-Allergie für diese Arbeit so entscheidend?
Da diese spezifische Reaktionsform die einzige ist, die ursächlich auf die Anwesenheit von Metallionen im Gewebe zurückzuführen ist.
Welche Rolle spielen Alternativwerkstoffe wie Keramik?
Sie dienen als biokompatibler Ersatz, um lokale Entzündungsreaktionen zu verhindern, bringen jedoch teilweise höhere Anforderungen an die Mundhygiene mit sich.
- Arbeit zitieren
- Marcel Bernhard (Autor:in), 2021, Allergene Wirkungen von metallischen Werkstoffen auf den menschlichen Körper, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/1398098
