Dual härtende mineralische Zemente mit polymerisierbarer organischer Matrix aus degradierbaren Polymeren

• Antragsteller: Professor Dr. Uwe Gbureck; Professor Dr. Jürgen Groll
• Fachliche Zuordnung: Biomaterialien
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 254162938

Einer Erweiterung des Anwendungsspektrums mineralischer Knochenzemente auf kraftbelastete Defekte steht der spröde Charakter der rein anorganischen Keramiken entgegen. Das beantragte Projekt soll hier Abhilfe schaffen und beschäftigt sich mit anorganisch-organischen Komposit-Werkstoffen aus einer mineralischen Zementphase und einer in der Zementflüssigkeit gelösten und in situ vernetzbaren Polymerphase. Solche dual-härtenden Pasten sollten sowohl eine hohe Druckfestigkeit durch die keramische Matrix, als auch eine ausreichende Formstabilität bis zum Abbinden der anorganischen Matrix aufweisen und im abgebundenen Zustand eine erhöhte Biegefestigkeit und Brucharbeit durch den Polymeranteil zeigen. Zielstellung hierbei ist es, beide Matrices aus unter physiologischen Bedingungen simultan vernetzbaren und mittelfristig degradierbaren Bausteinen darzustellen, um eine vollständige Resorption und Ersatz durch natürliche Knochensubstanz anzustreben. Die anorganische Phase besteht aus degradierbaren, hydratisierten Calcium bzw. Magnesiumphosphaten wie Bruschit (CaHPO4*2H2O) oder Struvit (MgNH4PO4*6H2O), die unter sauren bzw. neutralen pH-Werten abbinden. Anforderungen an die organische Matrix sind multifunktionelle, wasserlösliche Monomere und Polymere aus Polyethylenglycol oder Polyglycidolen mit Methacrylat- (Vernetzung), Ester- (z.B. Lactid, Degradation) sowie Phosphat-Gruppen (Anbindung zur Zementphase). Die Werkstoffe werden hinsichtlich ihrer Zytokompatibilität mit osteoblastären Zellen qualifiziert und die zellulären Degradation durch Kultivierung von Osteoklasten auf der Materialoberfläche bestimmt. Die biomechanische Testung wird sowohl unter statischer als auch unter zyklischer Belastung durchgeführt.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen