Bioinspirierte Calciumcarbonat-Biokeramiken mit maßgeschneiderter organisch/anorganischer Zusammensetzung mittels Kaltsintern von amorphen Präkursoren

• Antragsteller: Privatdozent Dr. Stephan E. Wolf
• Fachliche Zuordnung: Festkörper- und Oberflächenchemie, Materialsynthese ; Biologische und Biomimetische Chemie ; Biomaterialien
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 554953245

Ein wichtiger Anreiz für die Nachahmung von Knochen und mineralisiertem Geweben ist der Bedarf an knochen-regenerierenden Biomaterialien mit einer auf den klinischen Anwendungsfall abgestimmten Bioresponse und -resorbierbarkeit. Calciumcarbonat-basierte Biominerale wie Perlmutt weisen eine außergewöhnliche biologische Performance auf, wenn sie als solche Knochenersatzmaterialien verwendet werden. Bemerkenswerterweise tauchen sie bereits in präkolumbianischen archäologischen Befunden auf, als die ersten erfolgreich von Menschen verwendeten knochenintegrierten Materialien. Perlmutt- oder Korallenskelette sind osteokonduktiv, osteoinduktiv und osseointegrativ; sie übertreffen sogar biokeramische Standardmaterialien wie HAP oder TCP. Trotz ihrer vielversprechenden Biomaterialeigenschaften ist ihre klinische Nutzung aufgrund möglicher langfristiger Komplikationen im Zusammenhang mit Xenotransplantaten, einer geringen Wachstumsrate und einer nachhaltigen Ernte auf globaler Ebene unrealistisch. In diesem Projekt soll ein neuartiger Syntheseansatz für biomimetische Keramiken entwickelt werden, mit dem die Ultrastruktur von Biomineralen in vitro durch Kaltsintern reproduziert werden kann. In diesem Projekt machen wir uns verschiedene Strategien zunutze, die sich aus unseren und anderen Studien über Biomineralisationsorganismen ergeben haben. Durch die Verschmelzung biomimetischer Strategien mit einer hochmodernen Niedertemperaturprozessierung von Keramiken soll eine hybrider, nanokeramische Biokeramik und eine therapeutische Ionendotierung mit hohen Einbauraten erreicht werden. Die neu erzeugten biomimetischen Biokeramiken werden hinsichtlich ihrer biologischen Leistungsfähigkeit und der getreuen Wiedergabe der charakteristischen nanoskaligen Organisation von kalkhaltigen Biomineralen charaktersiert.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen