Elektronenstrahlmodifizierung von diamantähnlichen Kohlenstoffschichten zur biofunktionalen Beschichtung von Implantatmaterialien

Die Funktionalisierung von Oberflächen für medizinische Anwendungen steht seit Langem im Fokus zahlreicher Forschungsarbeiten. Grundlegend wird dabei in zwei Kategorien unterschieden: chemische Funktionalisierungen und morphologische Funktionalisierungen. Morphologische Veränderungen zielen dabei meist auf eine Verbesserung hinsichtlich Reib-Gleiteigenschaften oder beispielsweise einer besseren Kraftübertragung zwischen Implantat und Gewebe ab. Auch eine richtungsdirektionierende Funktion kann damit realisiert werden. Hingegen dienen die Funktionalisierungen auf chemischer Ebene vor allem einer gezielten Beeinflussung der Zell-Material-Interaktion, um zum Beispiel die Einheilung eines Implantates zu fördern oder Entzündungsreaktionen zu unterbinden. Sowohl die Verbesserung der Zelladhäsion als auch das Unterbinden der Zellanhaftung können dafür gewünschte Eigenschaften darstellen. Neben dem Beschichten von Oberflächen wird beispielsweise das Immobilisieren von Biomolekülen genutzt, um die Zell-Material-Interaktion zu beeinflussen. Zur Veränderung von Oberflächenfunktionalitäten kommen unter anderem auch plasmabasierte Verfahren oder die Behandlung mit ionisierender Strahlung zum Einsatz. Eine nachträgliche Oberflächenmodifizierung von Beschichtungen dient oft dem Erhalt der Bulkeigenschaften wie Härte oder Elastizität. Veränderungen hinsichtlich der biologischen Interaktion beschränken sich dann ausschließlich auf den Randschichtbereich. Komplexe Anwendungen mit unterschiedlichen Funktionsansprüchen können beispielsweise über die mehrstufige Modifizierung einer Oberfläche realisiert werden. Neben zahlreichen Polymeren gehört auch diamantähnlicher Kohlenstoff (DLC) zu den Materialien, die intensiv für die Medizintechnik erforscht werden. Aufgrund der sehr guten Reib-Gleiteigenschaften und der nachgewiesenen Biokompatibilität sind DLC-Schichten und deren Modifizierung in den letzten Jahren verstärkt in den Interessenfokus für biomedizinische Anwendungen gerückt.