An biokompatible Werkstoffe in medizinischen Anwendungen müssen höchste Qualitätsanforderungen gestellt werden, so dass der Optimierungsprozess eines jeden Produktes oberstes Ziel ist. Der Gesetzgeber fordert die Qualitätssicherung im Medizinproduktegesetz, so dass ein Hersteller vor dem Hintergrund der Produkthaftung verpflichtet ist diesem nachzukommen.

Im Bereich Gelenkersatz fordert die Medizin immer längere Standzeiten von Implantaten. Limitierender Faktor ist ein vom Immunsystem gesteuerter Abbauprozess, die Osteolyse. Die Osteolyse wird wesentlich von durch Reibung entstehenden Abriebpartikeln bestimmt. Diese Abriebpartikeln oder auch Verschleißpartikeln liegen in bestimmten Größenverteilungen vor und wirken aufgrund ihrer Charakteristik unterschiedlich im menschlichen Gewebe. Aus diesem Grund ist es zwingend erforderlich die entstehenden Partikeln zu charakterisieren und zu beurteilen. Im Rahmen dieser Forschung wird ein Weg aufgezeigt, wie Verschleißpartikeln aus DLC-Schichten künstlich erzeugt und nach ihrer Form und Größenverteilung charakterisiert werden können. Zu diesem Zweck werden DLC- (diamond-like carbon) Schichten auf einen austenitischen rostfreien Stahl mit hohem Stickstoffanteil aufgedampft. Die Verschleißpartikeln werden mittels Kavitationsbeanspruchung und Reibverschleißprüfung erzeugt. Die erzeugten Partikeln liegen als Suspension in entmineralisiertem Wasser vor. Die nächste Stufe der Untersuchung ist die Sedimentationsanalyse, aus der die Größenverteilung der Partikeln hervorgeht.

Um die DLC-Partikeln im Rasterelektronenmikroskop nach Form und Größe untersuchen zu können, müssen sie mit Hilfe von Ultrafiltration abfiltriert werden. Die Filtration geschieht durch eine Filtermembran mit definierter Porengröße, die anschließend getrocknet und mit Gold besputtert wird. Anschließend kann die mit Partikeln behaftete Membran in das Rasterelektronenmikroskop eingebaut und untersucht werden.

Die Untersuchungen und Analysen führen zu folgenden Ergebnissen:

Die Ergebnisse aus der Sedimentationsanalyse und den REM-Analysen decken sich. Die Untersuchungen der unter verschiedenen Verfahrensparametern (Bias-Spannung, Wasserstoffkonzentration) beschichteten Stahlsubstrate haben zu der Erkenntnis geführt, dass in Abhängigkeit von den Verfahrensparametern unterschiedliche Partikelgrößen der DLC-Schichten unter Kavitations- und Reibverschleißbeanspruchung entstehen.