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Implantate: Auf dem Weg zum goldenen Hüftgelenk

Künstliche Gelenke bestehen bisher aus Titan. Ein Anteil Gold macht das bewährte Metall sogar noch härter und widerstandsfähiger.
Eine Serie künstlicher Hüftgelenke auf Ständern

Titan ist heutzutage die erste Wahl für künstliche Gelenke, denn das Metall ist hart, ungiftig und nutzt sich nicht ab. Tatsächlich geht es aber noch besser, berichtet ein Team um die Physikerin Emilia Morosan von der Rice University in Houston: Gibt man dem Metall bei hohen Temperaturen ein Viertel Gold hinzu, bildet es nach Angaben der Arbeitsgruppe ein Material, das viermal so hart ist wie Titan und weit widerstandsfähiger als die meisten Spezialstähle. In ersten Versuchen erwies sich die Kombination nach Morosans Angaben nicht nur als mechanisch stabiler, sondern auch als biokompatibler als Titan. Konkrete Anwendungen für das Material zu entwickeln, plant die Forscherin jedoch nicht.

Intermetallische Phasen aus Gold und Titan sind schon länger bekannt – so auch, dass es das von Morosan jetzt hergestellte so genannte kubische β-Ti3Au theoretisch gibt. Allerdings sind ihre Eigenschaften schwer zu berechnen und oft überraschend: Zum Beispiel ist eine Phase aus gleichen Anteilen Titan und Gold magnetisch, obwohl es beide Metalle für sich genommen nicht sind. Über β-Ti3Au wusste man bisher kaum etwas, weil normalerweise stattdessen das α-Ti3Au entsteht, das eine andere Kristallstruktur besitzt. Erst bei hohen Temperaturen bildet sich die ultraharte β-Form, wie Morosans Team durch Zufall herausfand. In deren Struktur sind die Bindungen zwischen den Atomen kürzer als in vergleichbaren Titan-Gold-Verbindungen und damit deutlich fester. Auch die ungewöhnlichen elektronischen Eigenschaften des Materials tragen zu seiner Härte bei.

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