PVD Coating for Hip Implants

Background

Hip implants are designed to replace damaged or worn-out hip joints, providing patients with improved mobility and quality of life. These implants typically consist of a metallic femoral head that articulates with a metal, ceramic or polyethylene acetabular cup. Over time, however, the mechanical stress and corrosive environment within the hip joint can lead to tribocorrosion (wear assisted corrosion) of the hip implant, resulting in material loss, cobalt release, and potentially negative health outcomes.

Challenges

Preventing tribocorrosion in hip implants is a significant challenge, as it requires balancing the requirements of biocompatibility, mechanical strength, wear and corrosion resistance. Researchers have been studying the application of various protective layers to reduce tribocorrosion on hip implants. An effective coating must be uniform, corrosion resistant, strongly bonded to its substrate and most importantly, biocompatible.

Solutions

Here at Aurora, we offer a solution with our TiSiN (brand name: ORION-R) nanocomposite coating for the surface of hip implants to protect them fromtribocorrosion. This type of coating has high hardness, high elastic modulus, low friction coefficient and high wear and corrosion resistances. TiSiN coating significantly reduced the material loss from fretting wear and protected the CoCrMo alloy from cobalt releasing. The detailed study on TiSiN nanocomposite coating has been published and available at the "Journal of Mechanical Behavior of Biomedical Materials".

背景

髖關節植入物用以取代受損或磨損的髖關節，為患者提供活動能力和生活品質的改善。 這些植入物通常由與金屬、陶瓷或聚乙烯髖臼杯鉸接的金屬股骨頭組成。然而，隨著時間的推移，髖關節內的機械應力和腐蝕環境可能會導致髖關節植入物發生摩擦腐蝕（磨耗輔助腐蝕），從而導致材料損失、鈷釋放和潛在的負面健康結果。

挑戰

防止髖關節植入物中的摩擦腐蝕是一項重大挑戰，因為它需要平衡生物相容性、機械強度、耐磨耗性與耐腐蝕性的要求。研究人員一直在研究各種保護層的應用，以減少髖關節植入物的摩擦腐蝕。有效的鍍膜必須均勻、耐腐蝕、與其基材牢固結合，最重要的是具有生物相容性。

解決方案

在 Aurora，我們為髖關節植入物表面提供TiSiN（品牌名稱：ORION-R）奈米複合鍍膜解決方案，以保護其免受摩擦腐蝕。此類鍍膜具有高硬度、高彈性模數、低摩擦係數、高耐磨耗性與耐腐蝕性。TiSiN薄膜顯著減少了微動磨損造成的材料損失，並保護CoCrMo合金免於鈷釋放。關於TiSiN奈米複合鍍膜的詳細研究已發表在《生物醫學材料機械行為期刊》。

ประวัติ

การปลูกถ่ายข้อสะโพกได้รับการออกแบบมาเพื่อทดแทนข้อสะโพกที่ชำรุดหรือสึกหรอ ช่วยให้ผู้ป่วยมีความคล่องตัวและคุณภาพชีวิตดีขึ้น โดยทั่วไปวัสดุปลูกถ่ายเหล่านี้ประกอบด้วยหัวกระดูกต้นขาที่เป็นโลหะซึ่งประกบกับเบ้าสะโพกโลหะ เซรามิก หรือพลาสติกสังเคราะห์ใช้ในศัลยกรรมตกแต่ง อย่างไรก็ตาม เมื่อเวลาผ่านไป ความเครียดเชิงกลและสภาพแวดล้อมที่มีฤทธิ์กัดกร่อนภายในข้อสะโพกสามารถนำไปสู่การกัดกร่อนแบบ Tribocorrosion (การกัดกร่อนจากการสึกหรอ) ของกระดูกเทียมสะโพก ส่งผลให้เกิดการสูญเสียวัสดุ โคบอลต์มีการขับออก และอาจส่งผลเสียต่อสุขภาพ

ความท้าทาย

การป้องกันการกัดกร่อนของ Tribocorrosion ในการปลูกถ่ายสะโพกถือเป็นความท้าทายที่สำคัญ เนื่องจากต้องมีการสร้างสมดุลระหว่างข้อกำหนดด้านความเข้ากันได้ทางชีวภาพ ความแข็งแรงทางกล ความต้านทานการสึกหรอและการกัดกร่อน นักวิจัยได้ศึกษาการใช้ชั้นป้องกันต่างๆ เพื่อลดการกัดกร่อนของ Tribocorrosion บนการปลูกถ่ายสะโพก สารเคลือบที่มีประสิทธิภาพจะต้องมีความสม่ำเสมอ ทนทานต่อการกัดกร่อน มีการยึดเกาะอย่างแน่นหนากับสารตั้งต้น และที่สำคัญที่สุดคือสามารถเข้ากันได้ทางชีวภาพ

วิธีแก้ปัญหา

บริษัท Aurora เรานำเสนอวิธีแก้ปัญหาด้วยการเคลือบนาโนคอมโพสิต TiSiN (แบรนด์: ORION-R) สำหรับพื้นผิวของกระดูกสะโพกเทียมเพื่อป้องกันการกัดกร่อนจาก Tribocorrosion การเคลือบประเภทนี้มีความแข็งสูง โมดูลัสยืดหยุ่นสูง ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานต่ำ และทนต่อการสึกหรอและการกัดกร่อนสูง การเคลือบ TiSiN ลดการสูญเสียวัสดุจากการสึกหรอแบบถูกคูดลงอย่างมาก และปกป้องโลหะผสม CoCrMo จากการขับออกของโคบอลต์ โดยการศึกษาเกี่ยวกับการเคลือบนาโนคอมโพสิต TiSiN ได้รับการตีพิมพ์และหาได้จาก "Journal of Mechanical Behavior of Biomedical Materials"