Die Erfindung betrifft thermisch gespritzte Keramikschichten und ein Verfahren zu deren Herstellung. Die Keramikschichten dienen vorzugsweise der Funktionalisierung von medizintechnischen Produkten, insbesondere von Prothesen und Implantaten.

Beschichtungen auf medizintechnischen Bauteilen, insbesondere auf Prothesen und Implantaten, sind hinlänglich bekannt. Typischerweise bestehen solche Beschichtungen auf Prothesen und Implantaten aus Metallen wie beipielsweise Titan und Keramiken wie Titanoxid, Triclaciumphospaht oder Materialien aus der Gruppe der Biogläser. Die medizintechnischen Bauteile sind dabei entweder zementiert und umfassen ein zusäzlichen Knochenzement, welcher die Anbindung an die Knochenstrukturen sicherstellen soll, oder zementfrei, so dass sich die Anbindung durch Knochenanwachsen (Osseokonduktivität) einstellt. Die Verwendung von Metallen ist im Allgemeinen jedoch nicht unproblematisch, sondern kann dazu führen, dass die Beschichtung nicht an der Bauteiloberfläche haften bleibt, sondern es zu einer Delamination der Schicht kommt. Zudem geht mit der Verwendung von metallischen Beschichtungen ein höheres Risiko von Allergien und Infektion einher. Daneben ergibt sich immer wieder das Problem, dass bei den bekannten Schichten auf medizintechnischen Bauteilen gradierte Strukturen (z. B. Verlauf von porös bis dicht) nur schwer zu erreichen sind oder, dass sich Schichtstrukturen, die sich für bestimmte Anwendungsgebiete eignen, nicht ohne größeren Aufwand erzeugen lassen.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung bestand deshalb darin, eine Beschichtung bereitzustellen, die die vorgenannten Probleme nicht aufweist, wobei insbesondere eine Verbesserung der Schichtanhaftung zur Verhinderung von Delamination und eine verbesserte Biokompatibilität erreicht werden sollte. Außerdem sollte die Beschichtung sowohl für zementierte als auch für zementfreie Bauteile geeignet sein und zu einem verbesserten Knochenanwachsen (Osseokonduktivität) bei zementfreien Bauteilen oder bei zementierten Bauteilen zu einer verbesserten chemischen Anbindung des eingesetzten Zements an die Keramikschicht führen.

Die vorliegende Erfindung sollte zudem die Einstellung bestimmter gewünschter Schichtstrukturen und sogar gradierter Schichtstrukturen ermöglichen, womit maßgeschneiderte Schichtcharakteristika für unterschiedliche Anwendungsgebiete eingestellt werden können und auch die Herstellung patientenspezifischer Prothesen oder Implantate möglich wäre.

Die zugrundeliegende Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird gemäß Anspruch 1 durch die Bereitstellung einer Keramikschicht auf einem Bauteil gelöst, wobei die Keramikschicht mittels einem thermischen Spritzverfahren auf die Oberfläche des Bauteils aufgebracht wird. Das Aufspritzen der Beschichtung dient dabei insbesondere der Aufrauung und gezielten Strukturierung der Bauteiloberfläche. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Beschichtung erfolgt auf einem Bauteil, welches vorzugsweise ein medizintechnisches Produkt ist. Besonders bevorzugt ist das Bauteil eine Prothese oder ein Implantat. Bezogen auf die Prothesen sind Endoprothesen bevorzugt, wobei diese zementiert oder zementfrei sein können. Das Implantat kann insbesondere ein Gelenksflächen-Implantat sein, was zur teilweisen Erneuerung von Gelenksflächen im menschlichen Körper dient. Bei den Gelenksflächen kann es sich beispielsweise um Flächen aus dem Schulter-, Hüft-, Knie-, Ellenbogen- und dem gesamten Hand- (insbesondere Finger) Fußbereich handeln.

Das erfindungsgemäße Bauteil kann auch für Total Disk Replacements im Bereich der Wirbelsäule verwendet werden. Ebenso ist eine Verwendung des erfindungsgemäßen Bauteils im Bereich der Fusion (Versteifung) in der Traumatherapie oder für die Wirbelsäule möglich.

Das Bauteil kann dabei sowohl ein metallisches Bauteil oder ein keramisches Bauteil sein. Damit sind auch artgleiche Beschichtungen, d.h. der keramische Werkstoff des Bauteils und der Besch ichtung sind artgleich, möglich. Der Vorteil ist, dass, bedingt durch die gleichen thermophysikalischen Eigenschaften, geringere Ausfallwahrscheinlichkeiten durch Schichtdelamination erreicht werden können.

Die Beschichtung wird mittels Verfahren des Thermischen Spritzens (z. B. plasmabasierte Verfahren an Atmosphäre oder im Vakuum) erzeugt, wobei die Abscheidung im Vakuum insbesondere für gradierte und / oder kolumnare Strukturen teilweise aus der Gasphase erfolgt und Drücke von < 50 mbar vorherrschen, insbesondere bei der Beschichtung von zementfreien Implantaten.

Die Schichtwerkstoffe sind keramische Materialien, vorzugsweise sind die Werkstoffe der Keramikschicht reine Oxid- oder Mischoxidkeramiken, besonders bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus AI ₂ O ₃ , ZrO ₂ , SiO ₂ , Biogläser, Calciumphosphate (z. B. TCP und Hydroxylapatit), Mischungen der genannten Materialien, deren Ausgangsstoffe sowie Mischungen der genannten Materialien, die zusätzlich Hilfstoffe wie bekannte Stabilisierungsmittel aus der Stoffgruppe der Seltenerden z. B. ZrO ₂ enthalten.

Die Schichtstruktur der aufgespritzten Keramikschicht kann sowohl homogen dicht oder gradiert (Verlauf von einer in die andere Schichtstruktur) sein, also beispielsweise einen Verlauf von porös bis hin zu dichten Strukturen umfassen. Die poröse Struktur umfasst insbesondere Strukturen mit hoher offener Porosität, beispielsweise durch einen kolumnaren Schichtaufbau mit entsprechend typischer Morphologie und Topographie. Die porösen Strukturen sind besonders bevorzugt bei zementfreien Prothesen und Implantaten erwünscht.

Die Keramikschicht weist außerdem eine bestimmte Rauheit der Oberfläche auf, insbesondere bei zementierten Prothesen und Implantaten. Besonders bevorzugt ist eine Rauheit R _a von » 0,03 μιτι. Eine erhöhte Oberfläche verbessert die Verklammerung im Knochen bzw. im Knochenzement und sorgt so für eine Verbesserung der Anbindung.