Antibakterielle Eigenschaften von Ag-modifizierten Ca-Phosphat-Scaffolds für Knochenersatz-Anwendungen

• Antragsteller: Professor Dr. Hans-Joachim Kleebe
• Fachliche Zuordnung: Biomaterialien
• Förderung: Förderung von 2012 bis 2013
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 233288654

In einer früheren Phase unseres Forschungsprogramms haben wir Gasphasensintern zum ersten Mal erfolgreich auf Calciumphosphat-Keramiken (CaP) angewendet. Damit empfiehlt sich Gasphasensintern als eine innovative Methode zur Herstellung von bioaktiven Implantatmaterialien mit interkonnektierender Porosität. Zu den wichtigsten Ergebnissen der vergangenen Studie zählt die Kombination aus nahezu verdichtungsfreiem Sintern der keramischen Scaffolds und der Oberflächenmodifikation mit Silberpartikeln in einem einzigen Verarbeitungsschritt. Die Silber-Modifikation verleiht dem Material möglicherweise antibakterielle Eigenschaften. Gasphasensintern hat als Methode jedoch die wesentliche Einschränkung, dass keine ausreichend großen Poren erzeugt werden können, um das Einwachsen von Knochengewebe zu ermöglichen. Um die Studie abzuschließen, schlagen wir daher folgende Untersuchungen vor: (i) Die Anwendung von Gasphasensintern in AgCl-Atmosphäre auf makroporöse CaP-Scaffolds mit ausreichend großen Porendurchmessern und (ii) die Überprüfung der antibakteriellen Eigenschaften dieser neuartigen Kompositmaterialien in vitro.(i) Ag-Modifikation von biogenen Calciumphosphat-Scaffolds mittels GasphasensinternHydrothermal umgewandelte biogene Carbonate werden als Ausgangsmaterialien zur Modifikation mit Ag-Partikeln verwendet, da sie das Porenvolumen und die interkonnektierende Porengeometrie aufweisen, die für Knochenersatz-Anwendungen erforderlich sind. Während es sich bei der Umwandlung von korallinem Aragonit in Hydroxylapatit (HA) um einen kommerziell etablierten Prozess handelt, waren unsere vorangegangenen Versuche mit Seeigelstacheln sehr vielversprechend im Hinblick auf die Erzeugung von biphasischen Calciumphosphat-Scaffolds (BCP), die gegenüber reinem HA eine überlegene Bioresorbabilität aufweisen. Die Modifikation der Scaffold-Oberfläche mit fein verteilten, metallischen Silberpartikeln ist ein neuartiger Prozess, von dem eine antibakterielle Funktionalisierung des keramischen Implantatmaterials zu erwarten ist.(ii) Untersuchung der antibakteriellen Eigenschaften in vitroBezüglich einer möglichen Anwendung von Ag-modifizierten CaP-Scaffolds als Knochenersatzmaterial ist es von besonderem Interesse, ob die Silberionen eine angemessene Löslichkeit aufweisen, um ihre antibakterielle Wirksamkeit zu entfalten. Daher planen wir Löslichkeitstests unter simulierten physiologischen Bedingungen. Sofern positive Ergebnisse erzielt werden, werden anschließend Zellkulturversuche durchgeführt mit Bakterienstämmen, die typischerweise auf der Haut und in chronisch infizierten Wunden vorkommen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Beteiligte Person: Professorin Dr. Felicitas Pfeifer