Berlin 2015 – wissenschaftliches Programm

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MI: Fachverband Mikrosonden

MI 1: Microanalysis and Microscopy of Biological Materials

MI 1.5: Vortrag

Montag, 16. März 2015, 11:30–11:45, EMH 225

Mikromechanische Untersuchungen zur Mikrorissbildung im Knochen in TEM und ESEM — •Jessica Klehm¹, Jörg Brandt² und Sven Henning¹ — ¹Fraunhofer Institut für Werkstoffmechanik IWM Halle — ²Department für Orthopädie, Unfall- und Wiederherstellungschirurgie; Universitätsklinikum Halle (Saale)

Mikromechanische Analysen zu mikro- und nanoskopischen Strukturveränderungen bei Deformation und Bruch sind ein wichtiges Werkzeug zur Aufklärung von Struktur-Eigenschaftsbeziehungen in Werkstoffen und Biomaterialien. Die elektronenmikroskopische Untersuchung von Risseinleitungs- Risswachstums- und Rissstoppmechanismen im Knochen trägt dazu bei, den Einfluss von Erkrankungen des Stütz- und Bewegungsapparates (z.B. Osteoporose oder nekrotische Veränderungen) oder medikamentöser Therapieen auf das Frakturrisiko besser abschätzen zu können. Dabei werden in vivo entstandene Mikrorisse mit experimentell unter mikroskopischer Beobachtung erzeugten Deformationsstrukturen verglichen und mit der lokalen Mineralkonzentration und der Nanostruktur des Knochens am Ort der Messung korreliert.

Das Material "Knochen" wird dabei als biolgisch synthetisierter Nanokomposit-Werkstoff behandelt, bei dem eine organische, duktile, faserartige Komponente (Kollagen) mit steifen, plättchenförmigen Nanokristalliten (Hydroxylapatit) kombiniert ist. Als eigenschaftsbestimmendes Strukturelement wird die mineralisierte Kollagenfibrille identifiziert. Der dominierende mikromechanische Prozess wird als crazeartiger Prozess beschrieben.