Keramische Werkstoffe für den Hüftgelenkersatz müssen vielfältigen Anforderungen genügen. Neben einer hervorragenden Verschleißfestigkeit sind eine ausreichende Bruchzähigkeit und die Biokompatibilität der Verschleißpartikel entscheidend. ELEC® (hochreines Aluminiumoxid) und ELEC®plus (zirkonverstärktes Aluminiumoxid) von HiPer Medical erfüllen alle relevanten Normen für Werkstoffe in hochbelasteten Implantaten, wie sie etwa in ISO 6474-1 und ISO 6474-2 definiert sind. Diese Eigenschaften machen sie besonders geeignet für die Herstellung von Gleitkomponenten in modularen Endoprothesensystemen. Hochreines Aluminiumoxid (ISO 6474-1) und zirkonverstärktes Aluminiumoxid (ISO 6474-2) werden seit Jahrzehnten erfolgreich klinisch eingesetzt.

ELEC® zeichnet sich durch eine nahezu fehlerfreie, feinkörnige Struktur und eine hohe Biegefestigkeit aus. Aus ELEC® gefertigte, mittels Heißisostatischem Pressen (HIP) veredelte Komponenten erreichen eine extrem geringe Oberflächenrauheit am finalen Prothesenteil. In Kombination mit seiner außergewöhnlichen Härte sorgt dies für einen extrem geringen Verschleiß am Gegenlaufmaterial. ELEC® ist selbst in fein verteilter Form, etwa als Verschleißpartikel, biokompatibel und wird ausschließlich zur Herstellung von Hüftköpfen verwendet.

ELEC®plus ist ein Verbundwerkstoff, bei dem eine primäre Aluminiumoxidphase gleichmäßig mit feinen Partikeln von yttriastabilisiertem Zirkonoxid eingebettet ist. Diese Zirkon-Partikel erhöhen die Widerstandsfähigkeit gegenüber mechanischen Belastungen innerhalb der Aluminiumoxid-Matrix. Dadurch verfügt ELEC®plus über eine deutlich höhere Biegefestigkeit als ELEC® und eignet sich besonders für komplexe, dünnwandige Prothesenkomponenten wie Azetabulumeinsätze. Die Verschleißfestigkeit und Biokompatibilität von ELEC®plus entsprechen denen von ELEC®. Wichtig ist, dass ELEC®plus ohne Zusätze wie Strontiumoxid oder Chromoxid hergestellt wird und alle Anforderungen der ISO 6474-2 erfüllt. HiPer Medical nutzt ELEC®plus für alle angebotenen Endoprothesenkomponenten.

Die Artikulation des Hüftgelenks stellt extreme Anforderungen an die mechanische Haltbarkeit und Verschleißfestigkeit der in einem Endoprothesensystem verwendeten Werkstoff-Gleitpaare. In der langjährig etablierten Kombination eines keramischen Hüftkopfes mit einer Polyethylen-Azetabulumkomponente unterliegt Letzteres einem deutlich höheren Verschleiß. Um den Polyethylenverschleiß zu minimieren, werden ELEC®- und ELEC®plus-Hüftköpfe mit extrem geringer Oberflächenrauheit gefertigt.

Die Lebensdauer einer solchen Endoprothese hängt unter anderem von der Abriebfestigkeit der Polyethylenschale sowie der Oberflächenqualität und Härte des femoralen Komponenten ab. Die Menge und Art der Verschleißpartikel, die durch eine implantierte Prothese entstehen, sind entscheidende Faktoren für eine aseptische Lockerung und führen häufig zu frühzeitigen Revisionsoperationen. Polyethylenpartikel sind hierbei besonders problematisch, weshalb ihre Entstehung nur durch den Einsatz von Hart-Hart-Gleitpaarungen vermieden werden kann. Vollkeramische Gleitpaarungen, bestehend aus ELEC® oder ELEC®plus-Hüftköpfen und ELEC®plus-Azetabulumeinsätzen, bieten aufgrund ihres extrem geringen Verschleißes und der Biokompatibilität der entstehenden Partikel eine praktikable Alternative zu Polyethylen-Azetabulumkomponenten.

ELEC® und ELEC®plus wurden bei der Schwesterfirma Zellwerk GmbH von HiPer Medical anhand verschiedener Zellkulturmodelle (L929-Mausfibroblasten, humane Nabelschnur-Stammzellen, humane Knochenmark-Stammzellen und die humane HepG9-Leberzelllinie) umfassend auf Biokompatibilität getestet. Keines dieser Modelle zeigte Hinweise auf Zytotoxizität, verringerte Vitalität oder andere zellschädigende Effekte. Zusätze wie Chrom, Nickel, Strontium oder andere nicht zugehörige Elementoxide zur Verbesserung der Bruchmechanik oder tribologischen Eigenschaften sind in ELEC® oder ELEC®plus nicht erforderlich.