Die Knie-Hemiarthroplastik und die Zeit nach der Operation sind häufig mit verschiedenen Problemen konfrontiert, z. B. mit Versagensmechanismen an der Schnittstelle zwischen Implantat und Knorpel und mit Revisionsoperationen, die hauptsächlich durch Infektionen, Knochenresorption und Implantatlockerungen verursacht werden. Da die Zahl der Patienten mit Knorpelverletzungen zunimmt, besteht ein Bedarf an alternativen Teilimplantatmaterialien, die eine bessere Gelenkbewegung ermöglichen und langfristige Lösungen bieten würden.

Im Rahmen des CeraKnee-Projekts werden wir ein vorindustrielles Implantat auf Keramikbasis entwickeln, das lokale mikrobielle Infektionen deutlich hemmt. Dies kann durch eine Nanobeschichtung des keramischen Rohmaterials erreicht werden. Das antimikrobielle Pulver wird zur Funktionalisierung verschiedener keramischer Ausgangsmaterialien verwendet und im 3D-Druckverfahren hergestellt, um eine langfristige antibakterielle Wirkung zu erzielen. Die additive Fertigung (AM) ist die wichtigste Technologie für solche Implantate, die es uns endlich ermöglicht, individualisierte Implantate für patientenspezifische Knochendefekte zu erhalten. 

Die antimikrobielle Aktivität werden wir systematisch in vitro testen, um das optimale therapeutische Fenster für die Nano-Additivmenge zu bestimmen. Um den Innovationskreis zu schließen, werden wir auch das langfristige Abnutzungsverhalten aufgrund von Mikrobewegungen an der Knochen-Implantat-Grenzfläche bestimmen, um die biotribologischen Oberflächeneigenschaften des Implantats in Bezug auf die Materialzusammensetzung und die Parameter des 3D-Druckverfahrens zu optimieren. Da das Projekt darauf abzielt, eine komplette 3D-gedruckte keramikbasierte Lösung für ein Hämimplantat zu schaffen, wird die Leistung von 3D-gedrucktem Aluminiumoxid, Zirkoniumdioxid und einer Aluminiumoxid-Zirkoniumdioxid-Mischung als Material für die Gelenkkappe durch biotribologische Experimente gegen Rinderknorpel bewertet.