Biokompatibilität, Biodegradation, Vaskularisierung und Osteointegration von Calcium-Phosphat-Keramiken in Abhängigkeit der Phosphatstruktur

• Applicants: Dr. Moritz Klein, since 11/2012; Professor Dr.-Ing. Pedro Dolabella Portella, since 8/2012
• Subject Area: Orthopaedics, Traumatology, Reconstructive Surgery
• Term: from 2011 to 2015
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 190196073

Knochenersatzstoffe bestehen zumeist aus Calcium-Phosphaten unterschiedlicher Zusammensetzung, wobei die chemische Zusammensetzung sowohl die Biodegradation des Materials als auch die Bioaktivität und Osteointegration mitbestimmt. Kein Knochenersatzstoff ersetzt derzeit eine autologe Spongiosaplastik. In dieser Studie soll der Einfluss der Phosphatstruktur von Calcium-Phosphatkeramiken auf die biologischen Eigenschaften in vivo untersucht werden (Orthophosphate (Q0), Diphosphate (Q1) und Metaphosphate (Q2)). Durch Veränderung der Orthophoshatstruktur, hin zu Di- und Metaphosphaten, sollen die Osteoinduktivität, die Osteokonduktivität, die Osteointegration und die Resorbierbarkeit keramischer Knochenersatzstoffe gesteigert werden. Nach Herstellung und Analyse der Proben werden in einem Mausmodell die Vaskularisierung und Biokompatibilität in vivo bestimmt. In einem zweiten Versuchsabschnitt erfolgt die Bestimmung der Osteoinduktivität der Materialien durch ektope Implantation der Knochenersatzstoffe in die Flanke der Maus. In einem dritten Versuchsabschnitt werden die Keramiken in 2,00mm große Femursegmentdefekte der Maus implantiert und mittels eines Verriegelungsmarknagels stabilisiert. Nach 2, 10 und 25 Wochen erfolgt die Bestimmung der Osteoinduktivität, der Osteokonduktivität, der Osteointegration und der Resorbierbarkeit mittels Micro-CT, Histologie, Immunhistochemie und biomechanischer Analysen. Durch die Veränderung der Orthophosphatstrutur hin zu Di- und Metaphosphaten sollen verbesserte Knochenersatzstoffe hergestellt werden, welche klinisch eine autologe Spongiosaplastik ersetzen oder ergänzen und zudem für das Tissue-Engineering verwendet werden können.

• DFG Programme: Research Grants
• Participating Person: Professor Matthias W. Laschke, Ph.D.
• Ehemalige Antragsteller: Dr.-Ing. Georg Berger, until 7/2012; Dr. Patricio Wilhelm Garcia Caso, until 11/2012