Abstrakt

Silicocarnotit-Tricalciumphosphat: Eine neue bioaktive Keramik, die sich in situ in poröses Hydroxylapatit umwandelt

 PN De Aza 

  In dieser Arbeit wird die Bioaktivität und Biokompatibilität neuer biphasischer Gerüste aus eutektoider Keramikzusammensetzung, die dem Subsystem Silicocarnotit-Tricalciumphosphat entspricht, in vitro untersucht, um ihre mögliche Anwendung in der Knochengewebetechnik zu bewerten. Als Vorlagen wurden Polyurethanschwämme mit gewünschter Porengröße und -geometrie verwendet, die in Barbotin imprägniert und durch Wärmebehandlung gesintert wurden. Die Bioaktivität in vitro wurde durch unterschiedliche Einweichzeiten in simulierter Körperflüssigkeit (SBF) gemäß ISO/FDIS 23317 bewertet. Die Biokompatibilität adulter menschlicher mesenchymaler Stammzellen (ah-MSCs) in Bezug auf Adhäsion und Proliferation wurde in vitro auf der Oberfläche der Gerüste untersucht. Die Proben wurden mittels Röntgenbeugung (XRD), Rasterelektronenmikroskopie (SEM) in Verbindung mit energiedispersiver Spektroskopie (EDS), abgeschwächter Totalreflexion durch Fourier-Transformations-Infrarotspektroskopie (ATR-FTIR), optischer Emissionsspektrometrie mit induktiv gekoppeltem Plasma (ICP-OES) und Transmissionselektronenmikroskopie (TEM-HRTEM) charakterisiert. Die Ergebnisse zeigten zweiphasige poröse Gerüste mit hoher Porosität und einer vernetzten Struktur aus Makro- und Mikroporen. Die Morphologie weist eine eutektoide Mikrostruktur vom Lamellentyp auf, die aus abwechselnden Schichten von Silicocarnotit und α-Tricalciumphosphat besteht. Das eutektoide Gerüstmaterial reagiert, wenn es in SBF eingeweicht wird, zunächst durch Auflösen der Silicocarnotitphase und bildet sofort eine mikroporöse Struktur aus Hydroxycarbonatapatit (HCA) durch eine pseudomorphe Umwandlung der α-Tricalciumphosphatlamellen. Nach 21 Tagen bildete ein Niederschlag von Hydroxylapatit eine Schicht auf der Oberfläche des Gerüsts, die die mikroporöse Struktur verstopfte und die 3D-Struktur des Gerüsts intakt hielt. Die ah-MSCs hafteten und vermehrten sich auf der Oberfläche des Gerüsts, stellten einen engen Kontakt zwischen ihnen her und bildeten innerhalb von 21 Tagen eine ausgedehnte Monoschicht. Die Gerüste zeigten damals eine gute In-vitro-Bioaktivität und Biokompatibilität; sie könnten für zukünftige Anwendungen in der Knochengewebetechnik nützlich sein.