Neuartige, interkonnektierte poröse piezoelektrische Keramik-Bioaktivglas-Verbund Scaffolds für die Knochengewebetechnik – Herstellung und experimentelle Charakterisierung

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Aldo Boccaccini; Dr. Abdullah Riaz
• Fachliche Zuordnung: Biomaterialien ; Herstellung und Eigenschaften von Funktionsmaterialien ; Materialien und Werkstoffe der Sinterprozesse und der generativen Fertigungsverfahren
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 556715019

Dieses Projekt zielt darauf ab, neue, interkonnektierende poröse nanokristalline Kalium-Natrium-Niobat-Piezoelektrika zu entwickeln, die mit amorphen reinen und kupferdotierten Silikat-Bioaktivgläsern (BGs) kombiniert werden, um Knochenfehler effektiver zu behandeln als mit bisherigen Methoden. Das Hauptziel besteht darin, ausreichende piezoelektrische Eigenschaften in interkonnektierenden porösen Biomaterialien mit verbesserter Bioaktivität zu erreichen. Die Piezoelektrizität wird die Knochenzellen stimulieren, während die Bioaktivität die Zell-Material-Interaktionen innerhalb der porösen Kanäle des Gerüsts verbessern wird, um das Knochenwachstum (Osteogenese) zu fördern. Um dies zu erreichen, werden mehrere Strategien verfolgt. Dazu gehören die Verwendung geeigneter piezoelektrischer und bioaktiver Materialien mit unterschiedlichen Zusammensetzungen, die Optimierung des Sinterns, um unerwünschte Wärmebehandlungen zu vermeiden, die die Bioaktivität der BG reduzieren könnten, und die Optimierung der Partikelgrößen der Pulver. Die Feldassistierte Sintering-Technologie/Spark Plasma Sintering (FAST/SPS) wird entscheidend für die Entwicklung dieser Scaffolds sein, da die durch FAST/SPS erreichbaren Sintern-Bedingungen mit konventionellen Sintermethoden nicht möglich sind. Dies wird dazu beitragen, die amorphe Phase der BGs zu erhalten und sowohl Piezoelektrizität als auch Bioaktivität sicherzustellen. Die hergestellten Verbundgerüste werden einer detaillierten physikalischen und biologischen Charakterisierung unterzogen. Die biologischen Studien werden sich auf das Verständnis der Zell-Material-Interaktionen konzentrieren.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Irland
• Mitverantwortlich: Professor Dr.-Ing. Hermann Seitz
• Kooperationspartner: Professor Dr. Brian Rodriguez