@phdthesis{Meininger2022,
  author    = {Meininger, Markus},
  title     = {Calcium hydroxide as antibacterial implant coating},
  doi       = {10.25972/OPUS-26112},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-261122},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2022},
  abstract  = {In modern medicine hip and knee joint replacement are common surgical procedures. However, about 11 \% of hip implants and about 7 \% of knee implants need re-operations. The comparison of implant registers revealed two major indications for re-operations: aseptic loosening and implant infections, that both severely impact the patients' health and are an economic burden for the health care system. To address these problems, a calcium hydroxide coating on titanium was investigated in this thesis. Calcium hydroxide is a well-known antibacterial agent and used with success in dentistry. The coatings were applied with electrochemically assisted deposition, a versatile tool that combines easiness of process with the ability to coat complex geometries homogeneously. The pH-gradient during coating was investigated and showed the surface confinement of the coating process. Surface pre-treatment altered the surface morphology and chemistry of the titanium substrates and was shown to affect the morphology of the calcium hydroxide coatings. The influence of the coating parameters stirring speed and current pulsing were examined in various configurations and combinations and could also affect the surface morphology. A change in surface morphology results in a changed adhesion and behavior of cells and bacteria. Thus, the parameters surface pre-treatment, stirring speed and current pulsing presented a toolset for tailoring cellular response and antibacterial properties. Microbiological tests with S. aureus and S. epidermidis were performed to test the time-dependent antibacterial activity of the calcium hydroxide coatings. A reduction of both strains could be achieved for 13 h, which makes calcium hydroxide a promising antibacterial coating. To give insight into biofilm growth, a protocol for biofilm staining was investigated on titanium disks with S. aureus and S. epidermidis. Biofilm growth could be detected after 5 days of bacterial incubation, which was much earlier than the 3 weeks that are currently assumed in medical treatment. Thus, it should be considered to treat infections as if a biofilm were present from day 5 on. The ephemeral antibacterial properties of calcium hydroxide were further enhanced and prolonged with the addition of silver and copper ions. Both ionic modifications significantly enhanced the bactericidal potential. The copper modification showed higher antibacterial effects than the silver modification and had a higher cytocompatibility which was comparable to the pure calcium hydroxide coating. Thus, copper ions are an auspicious option to enhance the antibacterial properties. Calcium hydroxide coatings presented in this thesis have promising antibacterial properties and can easily be applied to complex geometries, thus they are a step in fighting aseptic loosening and implant infections.},
  subject      = {Calciumhydroxid},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Hoesl2010,
  author    = {H{\"o}sl, Daniel},
  title     = {In vitro- Untersuchungen zur Biokompatibilit{\"a}t und antibakteriellen Wirksamkeit von silber-dotierten Tricalciumphosphat-Zementen},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-52383},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2010},
  abstract  = {Gegenstand der vorliegenden Arbeit war die Modifikation von Hydroxylapatit- und Bruschit-Zementen mit 1 \% Silber. Ziel war es, den Zementen eine antibakterielle Wirksamkeit bei gleichzeitiger Biokompatibilit{\"a}t ohne Beeintr{\"a}chtigung ihrer mechanischen Eigenschaften zu verleihen. Durch Mischung von silberdotiertem β-TCP mit Calcium-bis-dihydrogenphosphat Monohydrat (MCPM) bzw. von silberdotiertem α-TCP mit einer 2,5\%-Na2HPO4-L{\"o}sung entstanden Zementformulierungen, deren Silberfreisetzung, Druckfestigkeit, Abbindezeit sowie Phasenzusammensetzung bestimmt wurde. Desweiteren wurden in vitro-Untersuchungen zur Evaluation der Zytotoxizit{\"a}t mittels Osteoblasten sowie der antibakteriellen Eigenschaften mittels Staph. aureus und Staph. epidermidis durchgef{\"u}hrt. Bei der massenspektrometrischen Analyse der Auslagerungsmedien legte Ag-Bruschit im LB-Medium mit kumulativ 184,5 µg nach 7 Tagen das h{\"o}chste Freisetzungsverhalten im Vergleich zu Ag-Hydroxylapatit mit 36,8 µg an den Tag; außerdem konnte gezeigt werden, dass sich das molare Verh{\"a}ltnis von Ag+/Ca2+ von theoretisch 1 \% bereits bei der Herstellung von Ag+-dotiertem α- bzw. β-TCP auf je 0,78 \% reduziert hatte. Die Untersuchung der Phasenzusammensetzung der Zemente wies auf die f{\"u}r die Zemente charakteristischen Beugungsmuster hin. Peaks, die auf Silber hinweisen w{\"u}rden, konnten nicht nachgewiesen werden. Betrachtet man die Druckfestigkeit, konnte der silberdotierte Bruschit-Zement eine leichte Steigerung um 5,1 MPa auf 19,8 MPa erfahren, w{\"a}hrend der Ag-Hydroxylapatit-Zement nahezu eine Halbierung seiner Festigkeit um 18,5 MPa auf 22,7 MPa erfahren musste. Bei der Auswertung der Versuchsergebnisse wies Ag-Bruschit einen signifikanten bakteriziden Effekt auf, f{\"u}hrte aber auch zu einer Reduktion der Osteoblasten auf dieser Oberfl{\"a}che. Ag-Hydroxylapatit zeigte hingegen nur eine geringe Wirkung gegen die Bakterien, w{\"a}hrend die Verbindung in dieser in vitro-Studie eher biokompatibel auf die Zellen wirkte. Die in dieser Arbeit modifizierten Zemente sind aufgrund ihrer nicht einheitlichen Ergebnisse hinsichtlich der antibakteriellen Wirksamkeit sowie der w{\"u}nschenswerten Biokompatibilit{\"a}t f{\"u}r den Einsatz als Knochenersatzmaterial noch nicht geeignet. Die von Ag-Bruschit freigesetzte bakterizide Silbermenge ist f{\"u}r eukaryotische Zellen zu hoch, sodass in weiterf{\"u}hrenden Studien diese Freisetzung begrenzt werden m{\"u}sste.},
  subject      = {Bruschit},
  language  = {de}
}