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Keramische Werkstoffe in der Medizin > 02 - Biologisch-Medizinische Grundlagen > Flashcards

02 - Biologisch-Medizinische Grundlagen Flashcards

1
Q

Extrazelluläre Matrix

Bestandteile der Matrix

A
  • Proteoglykanmoleküle
  • Kollagenfasern
  • Fibronectin
  • Integrine (gehen durch Zellmebran)
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2
Q

Mineralisiertes Gewebe

Knochen

Aufbau und Strukturbiologie des Knochens

A

70 % - Knochenapatit = carbonatreiches Hydroxylapatit (anorganisch)

28% organische Bestandteile v.a. Kollagen Typ I

2% nicht-kollagen Proteine
(verschiedene)

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3
Q

Mineralisiertes Gewebe
Organisch
Kollagen

Tropocollagen

A
  • nicht-koaxiale Superhelix aus 3 Strängen
  • davon bestehen zwei aus [Gly-X-Y]338

=> Intermolekulare WW stabilisieren Tripelhelix
=> Gestaffelte Anordnung
=> Untereinander kovalent verknüpft
=> Lücken dienen als Locus für Nukleation

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4
Q

Mineralisiertes Gewebe

Osteogenesis imperfecta Glasknochenkrankheit

A
  • Punktmutation in einem Gen, das für Kollagen I zuständig ist
  • Extrem hohe Brüchigkeit der Knochen und geringer Mineralisierungsgrad, Kleinwuchs etc
  • Glycin wird durch größere AS ersetzt, die andere Konformation bevorzugt
  • nicht nur Auswirkungen auf primäre Konformation, sondern auch quarternäre und systemische Ebene
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5
Q

Mineralisiertes Gewebe
Organisch
Nicht-kollagene Proteine

Arten

A

Saure Glykoproteine

Gla-Proteine

Proteoglykane

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6
Q

Mineralisiertes Gewebe
Anorganisch

Zusammensetzung Knochenapatit

A

normales Apatit:
Ca5(PO4)3(CO3,OH, Cl, F,…)

Carbonatreiches Apatit:

  • Frankolit (Typ A), Dahlit (Typ B)
  • 7 Gew% Carbonat in Knochen
  • 3,5 Gew% in Zähnen
  • Biogen: vorwiegend Typ B
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7
Q

Mineralisiertes Gewebe
Organisch

Osteoblasten vs. Osteoklasten

A

Osteoblasten

  • bauen den Knochen auf
  • setzen alkalische Phosphatase frei
  • 1-2µm / Tag
  • können bei Mineralisierung eingeschlossen werden -> Osteozyten

Osteoklasten:

  • zersetzen und resorbieren den Knochen
  • in etwa 100-150x “schneller” als Osteoblasten
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8
Q

Mineralisiertes Gewebe
Organisch

Mechanische Eigenschaften

A

Trabekulärer Knochen (Spongiosa):
Druckfestigkeit: 2-12 MPa
Young-Midul: 0,05-0,5 GPa

Kortikaler Knochen:
Druckfestigkeit:´ 100-230 MPa
Young-Modul:
7-30 GPa

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9
Q

Mineralisiertes Gewebe
Organisch

Zähigkeitssteigerung

A

Extrinsische Effekte:
hinter der Rissspitze, “Rissnachlauf”
- Transversale Rissablenkung
- Mikrorissbildung

Intrinsische Effekte
vor der Rissspitze, in der Prozesszone v.a. durch Platizität
- Fibrilläres Sliding
- Molekulare Entspiralisierung
- Sacrificial Bonds
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10
Q

Mineralisiertes Gewebe

Zähne

Bestandteile

A 
1 Zahnschmelz
2 Zahnbein
3 Pulpahöhle
4 Wurzelkanal
5 Wurzelspitze
6 Gingiva
7 Zahnhals
8 Zahnzement
9 Paradontium
10 Alveolarknochen
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11
Q

Mineralisiertes Gewebe

Zähne

Zahnschmelz-Zusammensetzung

A

96 % HAP

1 % Organika

3 % Wasser

Ist das härteste Gewebe im Menschen mit einer Mohshärte 5 / Härte von bis zu 120 GPa

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12
Q

Mineralisiertes Gewebe

Zähne

Dentin-Zusammensetzung

A

70 % HAP

20 % Organika - davon 90 % Kollagen

10 % Wasser

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13
Q

Biokompatibilität

Prinzipielle WW eines Biomaterials mit dem biologischen System

A

1 primäre WW an der Grenzfläche

2 Veränderung des Materials

3 Fremdkörperreaktion

4 Systematische Reaktion

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14
Q

Biokompatibilität

  1. Primäre WW an der Grenzfläche

Arten

A

Toxisch

Bioinert

Biotolerant / Biokompatibel

Bioaktiv

Resorbierbar

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15
Q

Biokompatibilität

  1. Primäre WW an der Grenzfläche

Bioinert

A

Implantat biologisch inaktiv, von Gewebe durch eine dünne, nicht adhärente und fibröse Bindegewebskapsel gertrennt => Kontaktosteogenese

Al2O3
ZrO2

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16
Q

Biokompatibilität

  1. Primäre WW an der Grenzfläche

Biotolerant / Biokompatibel

A

vollständige bindegewebliche Umscheidung des Implantats
=> Distanzosteogenese

Stahl, Gold, PMMA

17
Q

Biokompatibilität

  1. Primäre WW an der Grenzfläche

Bioaktiv

A 
Verwachsen des Gewebes/Knochen mit dem Material
=> Verbundsosteogenese, Osseointegration
(andere Wörter)
>> Osteokonduktion
>> Osteoinduktion
18
Q

Biokompatibilität

  1. Primäre WW an der Grenzfläche

Resorbierbar

A

Gewebe löst Implant auf und ersetzt es
o Hohe Reaktivität, keine Passivierung unter biologischen Bedingungen
o Unschädlich leicht verstoffwechselbar

19
Q

Überprüfen der Biokompatibilität

SBF

A
  • simulierte Körperflüssigkeit (engl.: Simulated body fluid)
  • Lösung mit einer Ionenkonzentration ähnlich menschlichem Blutplasma
  • dieselben Bedingungen wie beispielsweise pH-Wert Temperatur.
20
Q

Überprüfen der Biokompatibilität

SBF

T und pH

A 
pH = 7,25
T= 36,5
21
Q

Überprüfen der Biokompatibilität

SBF

dominante Anionen

A

Na +, K +, Mg 2+,Ca 2+, Cl-HCO3 -, HPO4 2-, SO4 2-

22
Q

Überprüfen der Biokompatibilität

  1. SBF (in vitro)
A

Es wird getestet wie die dominanten Anionen der SBF mit dem Implantat wechselwirken

23
Q

Überprüfen der Biokompatibilität

  1. Zellkultur (in vitro)

Cell behavior / spreading - small

A

klein:

Viability - low
Migration - low
Proliferation - low
Differentiation - low

24
Q

Überprüfen der Biokompatibilität

  1. Zellkultur (in vitro)

Cell behavior / spreading - medium

A

medium:

Viability - high
Migration - high
Proliferation - high
Differentiation - low

25
Q

Überprüfen der Biokompatibilität

  1. Zellkultur (in vitro)

Cell behavior / spreading - high

A

high:

Viability - high
Migration - low
Proliferation - high
Differentiation - high

26
Q

Überprüfen der Biokompatibilität

Tests

A
  1. SBF (in vitro)
  2. Zellkultur (in vitro)
  3. Tiermodelle (in vivo)
  4. Klinische Studien (in vivo)
27
Q

Überprüfen der Biokompatibilität

  1. Klinische Studien (in vivo)

Interventionsstudien

A

Interventionsstudie kann randomisierte kontrollierte Studie oder nichtrandomisierte kontrollierte Studie sein.

28
Q

Überprüfen der Biokompatibilität

  1. Klinische Studien (in vivo)

Interventionsstudien
randomisierte KG

A

Zuordnung zur Kontrollgruppe erfolgt nach dem Zufallsprinzip. Reduziert Befangenheit auf die Zuordnung und stellt sicher, dass (nicht) bekannte Einflussfaktoren gleich verteilt sind.

Wichtig: ausreichende Größe

Keramische Werkstoffe in der Medizin (7 decks)

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