Synthese und Charakterisierung von Calciumcarbonat-Phasen und Calciumphosphat-basierter Knochenersatzmaterialien

Inhaltsverzeichnis

• 1. Einleitung und Aufgabenstellung
• 2. Theoretische Grundlagen
• 2.1 Calciumcarbonat
• 2.1.1 Die beteiligten Ionen
• 2.1.2 Calciumcarbonat und seine polymorphen Phasen
• 2.1.2.1 Calcit
• 2.1.2.2 Aragonit
• 2.1.2.3 Vaterit
• 2.1.2.4 Monohydrocalcit
• 2.1.2.5 Ikait
• 2.1.2.6 Amorphes Calciumcarbonat (ACC)
• 2.1.3 Calciumcarbonat und Biomineralisation
• 2.2 Calciumphosphate
• 2.2.1 Das Orthophosphat-System
• 2.3 Arteriosklerose und glatte Muskelzellen
• 2.4 Knochen
• 2.4.1 Aufbau von Knochen
• 2.4.2 Zusammensetzung des Knochenminerals
• 2.4.3 Knochenersatzmaterialien
• 3. Verwendete Analysemethoden
• 3.1 Rasterelektronenmikroskopie (REM) mit energiedispersiver Röntgenspektroskopie (EDX)
• 3.2 Transmissionselektronenmikroskopie (TEM)
• 3.3 IR-Spektroskopie (IR)
• 3.4 Thermogravimetrie (TG)
• 3.5 Dynamische Differenz-Kalorimetrie (DSC)
• 3.6 Röntgenpulverdiffraktometrie (XRD)
• 3.7 Kernresonanzspektroskopie (NMR)
• 3.8 Atomabsorptionsspektroskopie (AAS) und Elementaranalyse (EA)
• 4. Ergebnisse und Diskussion
• 4.1 Calciumcarbonate
• 4.1.1 ACC
• 4.1.2 Ikait
• 4.1.3 Festkörper-NMR-Spektroskopie an Calciumcarbonat-Phasen
• 4.2 Knochenersatzmaterialien
• 4.2.1 Zelltests an synthetischem Knochenersatzmaterial
• 4.2.2 Analyse von zwei Knochenersatzmaterialien
• 4.3 Einfluss von Apatit auf glatte Muskelzellen
• 5. Experimenteller Teil
• 5.1 Herstellung von ACC
• 5.2 Umwandlung von ACC
• 5.3 Herstellung von Ikait
• 5.4 Herstellung von MHC
• 5.5 Fällung von Hydroxylapatit und Carbonatapatit
• 5.6 Apatit für Osteoblasten- und Osteoklastentests
• 5.7 Apatit für Tests mit glatten Muskelzellen
• 6. Zusammenfassung

Zielsetzung und Themenschwerpunkte

Die vorliegende Arbeit untersucht die Synthese und Charakterisierung verschiedener Calciumcarbonat-Phasen und Calciumphosphat-basierter Knochenersatzmaterialien. Hauptziel ist die detaillierte Charakterisierung von amorphem Calciumcarbonat (ACC) und die Entwicklung neuer Synthesewege für metastabile Calciumcarbonat-Phasen wie Ikait. Ein weiterer Schwerpunkt liegt auf der Untersuchung der Biokompatibilität und Bioresorbierbarkeit synthetischer Knochenersatzmaterialien mittels Zelltests.

• Synthese und Charakterisierung von amorphem Calciumcarbonat (ACC)
• Entwicklung einer neuen Synthesemethode für Ikait
• Untersuchung der Umwandlungsprozesse verschiedener Calciumcarbonat-Phasen
• Herstellung und Charakterisierung von Calciumphosphat-basierten Knochenersatzmaterialien
• Bewertung der Biokompatibilität und Bioresorbierbarkeit der synthetischen Materialien mittels Zelltests

Zusammenfassung der Kapitel

Kapitel 1 beschreibt die Aufgabenstellung der Arbeit und die wissenschaftlichen Hintergründe zur Forschung an Calciumcarbonaten und Knochenersatzmaterialien. Kapitel 2 gibt einen umfassenden Überblick über die theoretischen Grundlagen, einschließlich der verschiedenen Polymorphe von Calciumcarbonat (Calcit, Aragonit, Vaterit, Monohydrocalcit, Ikait, ACC), Calciumphosphaten und dem Aufbau von Knochen. Kapitel 3 detailliert die verwendeten Analysemethoden. Kapitel 4 präsentiert die Ergebnisse der Synthese und Charakterisierung von ACC und Ikait sowie die Ergebnisse der Zelltests an den synthetischen Knochenersatzmaterialien und deren Analyse.

Schlüsselwörter

Calciumcarbonat, Polymorphie, amorphes Calciumcarbonat (ACC), Ikait, Monohydrocalcit, Calciumphosphate, Hydroxylapatit, Carbonatapatit, Knochenersatzmaterialien, Biokompatibilität, Bioresorbierbarkeit, Zelltests, Osteoblasten, Osteoklasten, Arteriosklerose, glatte Muskelzellen.