Calciumphosphatkermaiken

Question 1

CaPs allgmein

Answer 1

Ca/P = 1,5-1,67 relevant
biogenen CaP :(Auto-,allo,xenografte)
synthetisch: LT-CaP (Zemente), HT-CaP

Question 2

CaPs allgemeine mech. Eig.

Answer 2

Schlechtt bei Zug -> Pulver, unbelastete Implantate, Beschichtungen, bioaktive Phase in kompositen,pörose Implantate

Question 3

Löslichkeit als Maß der Biodegradation und -resorption

Answer 3

In-vivo-Verhalten vorhersehbar: wenn geringer als mineralisierter Teil von Knochen ->langsamer oder kein Abbau
Chem Angriff an KGrenzen, Phagozyten, Abnahme pH-Wert

Question 4

Degradation steigt

Answer 4

• OF groß (Pulver,porös, fest)
• Kristallinität klein
• Kristalline Perfektion klein
• Kirstall-KGrenzengröße klein
• Ionische Substitutione CO32-, Mg2+,Sr2+ in HA

Question 5

Degradation nimmt ab

Answer 5

• F- Substitution in HA
• Mg2+ Substitution in beta-TCP
• Niedrige beta-TCP/HA Verhältnisse in 2-phasigem CaP

Question 6

Hägg-Diagramm

Answer 6

Konzentration der Spezies als Funktion des pH-Wertes an
Gesamtkonzentration: 0,1 mol/L
bei pH-WErt ablesen wie -lg[X] -> beachte, ob cges evtl. 0,01 -> Exponent weiter verkleinern um 1 (10^-6 ->10^-7)

Question 7

HAP

Answer 7

M10(XO4)6Y2 (Y= F,OH,Cl)
XO: HPO4,CO3,F Dahlit (Typ B), wenn Co3
M:Mg,Na,K
–>Subbstitutenten haben wenig Einfluss auf chem. Formel, mehr auf Gitterparameter der Apatitstruktur

Question 8

Synthese HAP

Wieterverarbeitung
Mech.Eig.

Answer 8

Fällung
Festkörperreaktion
Hydrothermal

Weiterverarbeitng durch Verdichtung gefolgt von solid-state sintering
Mech. Eig. abhängig von Phasenreinheit, Dichte, KG

Question 9

TCP

Answer 9

Osteokonduktiv & bioresorbierbar -> Knochenzement, -implantat (als Leitgerüst natürlichen Knochenwachstum erleichternd

3 Polymorphe
Beta-alpha Umwandlung bei 1125°C ->Volumenänderung bei Abkühlung -> poröses Bauteil
-> Sinterhilfe MgO: beta-Phase bis 1600°C stabil
-> Alpha-Phase hat geringere Dichte  schelchte mech. Eig.

Question 10

Poröse CaP

Answer 10

Geringe Festigkeit, aber hohes Einwachsvermögen (Osteokonduktion),Knochenanbau (anheftung)

• > Mehrlagige Keramiken mit Belastungsschichten möglich
• > Faserartig,netzartig Scaffolds-> OF für Biokativität

Question 11

Kategorien Poröse CaP

Answer 11

Netzartig (verbundene Hohlräume umgeben von Keramiknetz)

Schaumartig (geschlossene Hohlräume in kontinuierlicher Keramikmatrix)

Question 12

Poröse CaP

wichitge Parameter

Answer 12

Porösität, Porengröße, porengeometrie (konvex für 3D-Zellnetzwerk),Porenverbindung (Nutrition+Blutversorgung für wachsenden Knochen)

Question 13

Poröse CaP

Herstellung

Answer 13

Replamineform Prozess: Direkte Umwandlung von Korallen
Allografte, Xenografte
Slurry Foaming (Gas)
Negative Replica (Konststoffpartikel verbrennen) (nicht gut für Zellmigration, da nicht offenporig)
Positive Replica
Rapid Prototyping
Robocasting

Question 14

CaP -Zemente

Answer 14

Hydraulisches Abbinden bei 37°C -> Ostwald’sche Stufenregel

Produkte: HAP, PHA
DCPD

Question 15

Ostwaldsch Stufenregel

Answer 15

Ostwald’scheStufenregel: zuerst Mineralphasen bilden, die thermodynamisch metastabil, aber kinetisch bevorzugt (TCP), danach thermodynamisch stabiles HAP

Question 16

Anwendung CaP Zemente

Answer 16

Rekonstruktion vorwiegend, keine lasttragenden Apsekte (v. a. Neurochirugisch, Kiefer-Gesichtschirurgie)
Bruschit wird nicht verwendet
Anfängliche TCP-Bildung ist resorbierbar

Question 17

Abbindereaktion CaP-Zemente

Answer 17

Wässirge Lsg + CaP Abscheidung weniger löslichem CaP CaP-Kristalle wachsen,verschränkengibt Zement mech. Steifigkeit

1. Neutralisierungsreaktion (Säure-Base-Reaktion)
2. Abbinden durch Reifung (Ca/P-ratio bleibt gleich)

Question 18

CaP-Zemente Vorraussetzung zur Verarbeitung

Answer 18

a) Extrudierbarkeit /Injezierbarkeit

b) Kohäsion

Question 19

CaP-Beschichtungen

Qualitätskriterien

Answer 19

Biokativität der Implantats-GF -> gutes Einwachsverhalten

Reinheit/Zusammensetzung
Schichtdicke
Partikelgröße
OF-Morphologie
Verhinderung Metallionenabsonderung

Question 20

CaP-Beschichtungen

Beschichtungsmethoden

Answer 20

Thermal/Plasma Spraying, Sputter Coating, Dip Coating, Sol-Gel, Biomimetisch

Question 21

CaP-Beschichtungen

Anwendung

Answer 21

Zahnimplantate, Hüftprothesen

Beschichtung Metalle: Probleme: Diskrepanz mech. Eig. Knochen Metall,Freisetzung Ione, Regenerationvon Knochen unmöglich

Question 22

CaP-Beschichtungen
Plasma Spraying
Funtionsweise

Answer 22

Lichtbogen zw. Zwei ElektrodenGasstrom durch Lichtstrom geleitet Plasma keramisches Pulver durch Trägergas in Plasma eingespeist  auf Substrat gebrannt
Entstehung fester Bindung durch Apatitschicht

Question 23

CaP-Beschichtungen
Plasma Spraying
Vor-/Nachteile

Answer 23

+Hohe Abscheidungsraten, geringe Kosten,
-Line of Sight (bei porös), HT Zersetzung, hohe Abkühlraten ACP
-Coating-Substrat-Anhaftung(OF-beahndlung de ssubstrats im Vornherein), Einheitlichkeit Morphologie&Kristallinität, therm. Dekompensation von HAP
Mech. Eig. der GF sind nicht besonders gut

Question 24

CaP-Beschichtungen

Biomimetische Beschihchtung

Answer 24

Implantat in SBF  Ascheidungg krsitalline Phase auf Material-OF(HCA)
5xSBF zur Steigerung der Keimbildung und Krsitallwachstum, Beschichten von komplex geformten Materialien

Positiv geladene OF  homogene Keimbildung + bessere Adhäsion
Heterogen: Reduzierung Keimbildungsbarriere, OF-Bildungsenergie nicht nötig, dabereits vorhanden