Entwicklung einer Methode zur Auslegung von individuellen angepassten Scaffolds mit Hilfe der gerichteten Erstarrung

• Applicant: Dr.-Ing. Silke Besdo
• Subject Area: Medical Physics, Biomedical Technology ; Biomaterials
• Term: from 2009 to 2010
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 118701152

Infolge traumatischer oder krankhafter Veränderungen von Knochen können Defekte auftreten, die mit einem stützenden Implantat aufgefüllt werden müssen. Hierfür bieten sich Scaffolds aus Hydroxylapatit oder Trikalziumphosphat an, die mit Hilfe der gerichteten Erstarrung erzeugt werden können. Bei dieser Methode werden Suspensionen in Formen gefroren, wobei ein Temperaturgradient eingestellt wird. In Abhängigkeit von diesem wachsen größere oder kleinere Eiskristalle in die Suspension und verdrängen die Partikel. Durch einen anschließenden Gefriertrocknungsprozess wird das Eis heraus sublimiert, und es bleibt eine Gitterstruktur übrig. Mit Hilfe von Finite-Elemente (FE)-Simulationen für die zu behandelnden Knochendefekte soll die Richtung und der notwendigen Temperaturgradient für die Erstarrung vorherbestimmen werden. Um dies zu erreichen, sollen zunächst verschieden große Würfel und Zylinder mit unterschiedlichen Strukturen erzeugt werden. Aus microCT-Daten gewonnene FE-Modelle dienen zur Ermittlung von effektiven Materialkennwerten, die mit Druckversuchen validiert werden. Mit den so ermittelten Daten soll dann ermittelt werden, wie die Struktur für spezielle Belastungsfälle aussehen müssen. Später sollen Scaffolds unter den vorherbestimmten Randbedingungen erzeugt werden, um zu testen, ob diese den tatsächlichen Belastungen standhalten würden.

• DFG Programme: Research Grants