@phdthesis{Schimmang2006,
  author    = {Schimmang, Kai-Uwe Felix},
  title     = {Bestimmung des Zetapotentials von Calcium-Phosphat-Partikeln in w{\"a}ssriger und organischer Phase},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-20406},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2006},
  abstract  = {Ziel dieser Arbeit war die Bestimmung des Zetapotentials von Calciumphosphaten, um Aussagen {\"u}ber die elektrostatische Stabilisierung der Partikel in fl{\"u}ssiger Phase und damit verbundener Prozesse, wie Agglomeration, Adsorption oder die rheologischen Eigenschaften von Pulversuspensionen machen zu k{\"o}nnen. F{\"u}r den Herstellungs- und Verarbeitungsprozess feink{\"o}rniger Calciumphosphat-Zementmischungen spielt das Zetapotential eine entscheidende Rolle. Die Mahlung der Edukte, beispielsweise DCPA, muss zur Erreichung hoher Endfeinheiten in fl{\"u}ssiger Phase erfolgen. Verwendung finden hierbei verschiedene Suspensionsmedien, wie Methanol, Ethanol oder Isopropanol. Suspensionsmedien, die zu einem hohen Zetapotential der Partikeloberfl{\"a}che f{\"u}hren (Wasser, Alkohol/H3PO4), minimieren die Agglomeration der Partikel und f{\"u}hren zur gew{\"u}nschten Spaltung von Partikeln und nicht von Agglomeraten. So kann DCPA in Wasser (Zetapotential -18.4mV) bis zu einer mittleren Korngr{\"o}ße von 0.6µm nach 24h aufgemahlen werden, w{\"a}hrend Isopropanol (Zetapotential -2.8mV) nur eine Endfeinheit von ca. 2µm der mittleren Korngr{\"o}ße ergibt. Das Zetapotential spielt auch bei der anschließenden Verarbeitung der Zementpasten im Hinblick auf die rheologischen Eigenschaften eine große Rolle. Durch Modifikation der Zementpaste mit mehrwertigen Anionen, etwa Alkaliphosphaten, k{\"o}nnen hohe Potentiale der Partikeloberfl{\"a}che im Bereich von -30mV bis -45mV eingestellt werden. Die Partikelaufladung f{\"u}hrt zu einer verbesserten Dispergierung feiner Partikel und zu einer Viskosit{\"a}tsabnahme der Zementpaste analog zur Wirkung von Alkalicitraten. Auch die Modifikation der Zemente mit Antibiotika f{\"u}hrt teilweise zu starken {\"A}nderungen des Zetapotentials. Bei Verwendung von Gentamicinsulfat ist sie sogar mit einer Ladungsumkehr der Partikeloberfl{\"a}che verbunden. In nachfolgenden Untersuchungen konnte dieses Verhalten mit {\"A}nderungen der Abbindeeigenschaften der Zemente in Zusammenhang gebracht werden. Die Bestimmung des Zetapotentials stellt somit einen n{\"u}tzlichen Parameter zur Absch{\"a}tzung der Verarbeitungseigenschaften von Calciumphosphat-Pulversuspensionen dar. Durch Modifikation der fl{\"u}ssigen Phase mit Additiven kann Einfluss auf das Zetapotential genommen und so die rheologischen Eigenschaften der Suspension eingestellt werden, etwa um injizierbare Calciumphosphat-Zemente f{\"u}r eine minimal-invasive Applikation der Zementpaste herstellen zu k{\"o}nnen.},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Kuhnen2006,
  author    = {Kuhnen, Sebastian},
  title     = {Charakterisierung von sFRP4 als phosphatsensitives Phosphatonin in mesenchymalen Stammzellen},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-22738},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2006},
  abstract  = {Phosphat stellt einen essenziellen Bestandteil der Knochenhartsubstanz dar und ist zudem erforderlich, um mesenchymale Stammzellen osteogen zu differenzieren. Bei der Aufkl{\"a}rung molekularer Pathomechanismen von St{\"o}rungen der Phosphathom{\"o}ostase wurden in den vergangenen zehn Jahre mehrere Botenstoffe identifiziert, die spezifische Wirkungen auf den systemischen Phosphathaushalt haben. Die als „Phosphatonine" bezeichneten Substanzen FGF23 (Fibroblastenwachstumsfaktor 23), sFRP4 (secreted frizzled related protein 4), FGF7 (Fibroblastenwachstumsfaktor 7) und MEPE (matrix extracellular phosphoglycoprotein) induzieren eine negative Phosphatbilanz, indem sie an der Niere phosphaturisch wirken. Ziel dieser Arbeit war es, eventuell vorhandene Interaktionen zwischen knochenbildenden Zellen, Phosphat und den inzwischen bekannten Substanzen mit Wirkung auf den Phosphathaushalt zu charakterisieren. Dazu wurden immortalisierte Zelllinien mesenchymaler Stammzellen (hMSC-TERT) und fetaler Osteoblasten (hFOB) konzentrations- und zeitabh{\"a}ngig mit Phosphat stimuliert (von 1,25 mM bis 20 mM, von 0 bis 48 h). Die quantitative real-time-PCR zur relativen mRNA-Quantifizierung wurde dabei in der Arbeitsgruppe als Methode etabliert, um den Einfluss dieser erh{\"o}hten Phosphatspiegel im N{\"a}hrmedium auf die Expression von Genen des Phosphatstoffwechsels und Markern der osteogenen Differenzierung zu analysieren. Untersucht wurden Col1 (Kollagen 1), OC (Osteokalzin), AP (Alkalische Phosphatase) und OP (Osteopontin) als Differenzierungsmarker, Pit-1 (Natrium-Phosphattransporter), sFRP4, MEPE und FGF23 als Schl{\"u}sselsubstanzen im Phosphatstoffwechsel sowie Aktin und EF1a als Housekeeping-Gene. Die real-time-PCR wurde mit der SYBR® Green-Methode durchgef{\"u}hrt, die Effizienzbestimmung erfolgte mit LinRegPCR, die Auswertung mit REST© und REST 2005, jeweils f{\"u}r die ermittelte Effizienz und die als optimal angenommene Effizienz (E=2). Zun{\"a}chst konnte die Expression des Natrium-Phosphattransporters Pit-1 in den Zellen hMSC-TERT und hFOB nachgewiesen werden. Bei beiden Zelllinien zeigte sich, dass die Expression von sFRP4 mit steigender Phosphatkonzentration bzw. steigender Stimulationsdauer nach unten reguliert wird. Beim Vergleich aller stimulierten Proben mit den unstimulierten Kontrollen fiel das Expressionsverh{\"a}ltnis bei hMSC-TERT ungef{\"a}hr auf die H{\"a}lfte des Ausgangswertes (0,52; p<0,05), bei hFOB reduzierte es sich auf zwei Drittel (0,67; p<0,05). Es ist somit anzunehmen, dass Phosphat in der Lage ist, die Genexpression von sFRP4 in hMSC-TERT und hFOB nach unten zu regulieren. F{\"u}r Pit-1 ergab sich bei hMSC-TERT der Hinweis auf eine gesteigerte mRNA-Expression unter Phosphateinwirkung, f{\"u}r hFOB-Zellen konnte diese Beobachtung nicht gemacht werden. Beide Zelllinien zeigten unter Phosphat-Stimulation und maximaler Einwirkzeit von 48 h kein einheitliches Expressionsmuster, das auf eine beginnende Differenzierung hinweisen w{\"u}rde. Der in dieser Arbeit gefundene Hinweis auf eine Phosphatsensitivit{\"a}t von sFRP4 in mesenchymalen Stammzellen und Osteoblasten l{\"a}sst somit die Vermutung einer physiologischen Beteiligung von sFRP4 an der Phosphatregulation zu. Es bleibt zu kl{\"a}ren, inwieweit andere Phosphatonine an solchen Signalachsen beteiligt sind. Spekuliert werden kann, dass sFRP4 auch als Antagonist des Wnt-Signalweges bei Differenzierungsvorg{\"a}ngen eine gr{\"o}ßere Rolle spielt als bisher angenommen. Des Weiteren sollte in der vorliegenden Arbeit ein Genexpressionssystem (Tet-On™ Konstrukt) in mesenchymalen adulten Stammzellen (hMSC-TERT) etabliert werden, mit dem im Endzustand die Expression beliebiger Gene Tetracyclin-abh{\"a}ngig induziert werden kann. Diese Arbeiten konnten bis zur ersten Transfektion erfolgreich durchgef{\"u}hrt werden: F{\"u}r einen Referenz-Vektor zeigte sich eine ausgepr{\"a}gte Induzierbarkeit durch Doxycyclin. Als erstes Gen sollte sFRP4 {\"u}berexprimiert werden, das daf{\"u}r zun{\"a}chst isoliert, sequenziert und kloniert wurde und nun f{\"u}r den Einsatz in diesem Genexpressionssystem zur Verf{\"u}gung steht. Die Aufkl{\"a}rung der Regulationsmechanismen und auch der Wirkungsweise von Phosphat wird ein wichtiges Ziel zuk{\"u}nftiger Forschung sein und eventuell neue therapeutische M{\"o}glichkeiten zur Behandlung von krankhaften Abweichungen der Phosphathom{\"o}ostase er{\"o}ffnen.},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Roesch2006,
  author    = {R{\"o}sch, Philipp A.},
  title     = {Einfluss von Aminos{\"a}uren und Proteinen auf die physikalischen und chemischen Eigenschaften von Calcium-Phosphat-Zementen},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-18413},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2006},
  abstract  = {Ziel der vorliegenden Arbeit war es, die Auswirkungen von Aminos{\"a}uren (AS) und Proteinen auf die physikalischen und chemischen Eigenschaften von Calciumphosphat-Zement in Hinblick auf ihre klinische Verwendbarkeit zu untersuchen. Im Rahmen der Arbeit wurden ein zweikomponentiger Zement bestehend aus Tetracalciumphosphat (TTCP) und Calciumhydrogenphosphat (Monetit, DCPA), sowie zwei einkomponentige Zemente aus mechanisch aktiviertem alpha-Tricalciumphosphat (alpha-TCP) bzw. beta-Tricalciumphosphat (beta-TCP) verwendet. Die Zemente wurden mit verschiedenen Aminos{\"a}uren und Proteinen durch Zusatz zur fl{\"u}ssigen Zementphase modifiziert. Untersuchte Qualit{\"a}tsparameter waren die Abbindezeit nach Gillmore, die mechanische Stabilit{\"a}t sowie die Phasenzusammensetzung nach Aush{\"a}rtung und {\"A}nderungen der Oberfl{\"a}chenladung und des pH-Werts der Zementpartikel nach Modifikation. Die Abbindezeit wurde mittels der Gillmor-Nadel-Methode untersucht. Hierbei zeigten sich teilweise deutlich verl{\"a}ngerte Abbindephasen wie z.B mit Arginin (ST = 18 min) auf das Vierfache des Zementnormwertes. Eine Abh{\"a}ngigkeit der Abbindezeit von der Konzentration konnte nur f{\"u}r TTCP-DCPA-Zement mit Proteinen nachgewiesen werden. Untersuchungen der Partikelladung der Zementbestandteile {\"u}ber das Zeta-Potential ergaben f{\"u}r Arginin in Verbindung mit allen Zementen die h{\"o}chsten Potentiale von bis zu -35,1 ± 1,1 mV, was {\"u}ber die verst{\"a}rkten Abstoßungskr{\"a}fte der CPC-Partikel die Verl{\"a}ngerung der Abbindezeiten erkl{\"a}rt. Die Bestimmung der pH-Werte der suspendierten Zementpartikel in Aminos{\"a}urel{\"o}sungen ergab f{\"u}r alle Proben basischere pH-Werte als die jeweiligen isoelektrischen Punkte der Aminos{\"a}uren. Dies bedingt, dass alle Verbindungen in deprotonierter Form vorliegen. Die Ermittlung der Druck- und Zugfestigkeit der Zemente erfolgte im standardisierten Verfahren nach Verdichtung der Zementpaste. Die Druckfestigkeit (CS) der unmodifizierten Zemente lag bei 64,1 ± 3,0 MPa (alpha-TCP), 51,8 ± 4,1 MPa (beta-TCP) und 83 ± 10 MPa (TTCP-DCPA). Es zeigte sich, dass Albumin und Fibrinogen zu einer Verringerung der Zementstabilit{\"a}t f{\"u}hren. Die Zugabe von Aminos{\"a}uren zu alpha-und beta-TCP Zementen erbrachte gleichbleibende bzw. verringerte Festigkeiten. Bei TTCP-DCPA-Zement verursachte die Modifikation mit einigen Aminos{\"a}uren h{\"o}here Festigkeiten bis 133,4 ± 4,2 MPa (CS) durch 20\% Glycin Zusatz, erkl{\"a}rbar durch eine h{\"o}here Dichte und damit geringere Porosit{\"a}t der Zementmatrix. Rasterlektronenmikroskopische Untersuchungen der TTCP-DCPA-Zementtextur zeigten zus{\"a}tzlich eine Ver{\"a}nderung des mikrostrukuturellen Aufbaus der Zementmatrix. Durch infrarotspektrometrische Untersuchung der abgebundenen Zemente konnte gezeigte werden, dass alle Aminos{\"a}uren als chemisch nicht gebundene Additive in der Zementmatrix vorliegen und sich mit Wasser auswaschen lassen. Eine Umsetzung der Zementreaktanden zu nanokristallinem Hydroxylapatit konnte durch die r{\"o}ntgendiffraktometrische Untersuchung f{\"u}r alle Formulierungen gezeigt werden. Die Verbesserungen der Zementeigenschaften einiger Proben sind im Bezug auf den klinischen Einsatz interessant, da sich so die Indikationsbreite der verst{\"a}rkten CPC erweitern ließe, beispielsweise auf gering kraft-belastete Defekte im Bereich der oberen Extremit{\"a}ten oder der Halswirbels{\"a}ule. Weiterf{\"u}hrende Untersuchungen m{\"u}ssten sich vor allem mit dem Mechanismus der beobachteten Zementverst{\"a}rkung besch{\"a}ftigen. Hierf{\"u}r m{\"u}ssten oberfl{\"a}chensensitive Verfahren zur Charakterisierung der Wechselwirkung von Zementpartikel und Aminos{\"a}ure, beispielsweise Festk{\"o}rper -NMR, zum Einsatz kommen.},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Bangert2005,
  author    = {Bangert, Kerstin},
  title     = {Herstellung und Charakterisierung von Calciumorthophosphaten f{\"u}r die Anwendung als Knochenersatzwerkstoffe},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-18216},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2005},
  abstract  = {Eine Materialklasse, welche die Vorteile von freier Formbarkeit und Anpassungsfaehigkeit an Knochendefekte mit der exzellenten Biokompatibilitaet von Calciumphosphatverbindungen vereint, sind Calciumphosphatzemente(CPC). Aufgrund ihrer aehnlichen chemischen Zusammensetzung mit der anorganischen Komponente des Knochens werden Calciumphosphate vielfaeltig als Knochenersatzmaterialien eingesetzt. Sie besitzen eine hohe Osteokonduktivitaet und ermoeglichen so die Knochenbildung an der Oberflaeche des Materials. Trotz der grossen Bandbreite von Verbindungen finden nur zwei Hauptgruppen von Calciumphosphaten als Knochenersatz Verwendung: Hydroxylapatit und beta-Tricalciumphosphat. Ziel der voliegenden Arbeit war die Darstellung und Charakterisierung einer Reihe von Calciumorthophosphaten fuer die Anwendung in Knochenersatzwerkstoffen. Die Untersuchungen beschraenkten sich hierbei auf Calciumhydrogenphosphat(DCPA), Tetracalciumphosphat(TTCP), alpha-Tricalciumphosphat, beta-Tricalciumphosphat, die alleine bzw. in Mischung Bestandteile experimenteller und kommerzieller Knochenersatzwerkstoffe sind. Neben der phasenreinen Darstellung der Verbindungen war der Einfluss von Edukteigenschaften(Groessenverteilung) sowie Sinter- bzw. Mahlparametern auf Korngroesse und Verteilung der resultierenden Produkte Gegenstand der Arbeit.},
  language  = {de}
}