@phdthesis{Liebl2004,
  author    = {Liebl, Oliver},
  title     = {Knochenregeneration mit rhBMP-2 und unterschiedlichen Tr{\"a}germaterialien - Biomechanische, fluoreszenzmorphometrische und radiomorphometrische Untersuchungen im Rattenmodell},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-12011},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2004},
  abstract  = {Ziel dieser Studie war es, acht verschiedene Materialien auf ihre Eignung als Tr{\"a}ger f{\"u}r rhBMP-2 zu untersuchen (unl{\"o}sliche kollagene bovine Knochenmatrix ICBM, Hydroxylapatit, a-TCP, Algipore®, BioOss®, Bioglas, Kollagen und Copolymer Ethisorb®). Bei erwachsenen, m{\"a}nnlichen Spargue-Dawley-Ratten wurden Trepanationsdefekte kritischer Gr{\"o}ße im Kieferwinkelbereich (5mm) und in der Kalotte (7mm) gesetzt. Im Femur wurde ein Kontinuit{\"a}tsdefekt von 8mm L{\"a}nge gesetzt. Die Defekte im Unterkiefer und der Kalotte wurden mit den jeweiligen Tr{\"a}ger in Kombination mit 10µg rhBMP-2 implantiert. Im Femurkontinuit{\"a}tsdefekt wurden die Materialien mit 25µg rhBMP-2 dotiert. F{\"u}r synthetisches HA, Algipore® und BioOss® konnte nach Versuchsablauf keine Resorption festgestellt werden. a-TCP und Bioglas zeigten geringe resorptive Prozesse. Bei ICBM und Ethisorb konnten deutlich ausgepr{\"a}gte Resorptionsvorg{\"a}nge nachgewiesen werden. Es konnte gezeigt werden, dass alle getesteten Tr{\"a}ger zusammen mit rhBMP-2 eine deutliche Knochenneubildung induzierten. In den mikroradiographischen und morphometrischen Untersuchungen konnten f{\"u}r ICBM die gr{\"o}ßte und schnellste Zunahme an neu gebildeten Knochen nachgewiesen werden. Die Kalziumphosphatkeramiken unterschieden sich innerhalb der Gruppe nur unwesentlich voneinander. Die geringste Knochenneubildung zeigten die Tr{\"a}ger Bioglas, Kollagen und Ethisorb®. Bei allen Materialien war die Knochenneubildung im Kieferwinkelbereich am st{\"a}rksten. Die Femurproben wurden biomechanisch untersucht. F{\"u}r ICBM, a-TCP und Hydroxylapatit konnten die h{\"o}chsten Elastizit{\"a}tsmodule nachgewiesen werden. ICBM als Tr{\"a}ger f{\"u}r rekombinantes humanes BMP-2 eignete sich in allen Untersuchungen am besten. Es wurde weitgehenden in den neu gebildeten Knochen integriert und zeigte ein ausgezeichnetes Resorptionsverhalten.},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Schneider2005,
  author    = {Schneider, Volkmar Peter Josef},
  title     = {Retrospektive Studie {\"u}ber die Ergebnisse nach Implantation von autolysiertem, Antigen-extrahiertem, allogenem Knochen},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-15828},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2005},
  abstract  = {Im Rahmen der von der Datenbank bone97 erfassten Zeitraums dieser Studie wurde an der Klinik und Poliklinik f{\"u}r Mund-, Kiefer-, Gesichtschirurgie der Universit{\"a}t W{\"u}rzburg zwischen M{\"a}rz 1990 und M{\"a}rz 2002 in 1073 F{\"a}llen bei 794 Patienten (421 m{\"a}nnlich und 373 weiblich) autolysierter, Antigen extrahierter, allogener Knochen (AAA-Knochen) in den Kiefer- und Gesichtsbereich implantiert. In 97 F{\"a}llen wurde zwischen einzelnen Applikationsformen kombiniert, so dass insgesamt 1278 Pr{\"a}parate eingesetzt wurden. Das verwendete Knochenmaterial stammt aus Multiorganspendern. Das Herstellungsverfahren beinhaltet unter anderem die teilweise oder vollst{\"a}ndige Demineralisation von kortikalem Knochen sowie dessen Chemosterilisation. Durch die Konservierung seiner physiologischerweise in der Knochenmatrix lokalisierten Bone Morphogenetic Proteins (BMPs) besitzt AAA-Knochen osteoinduktive Eigenschaften. Der Spenderknochen wurde als Chip (60,9\%), als Pulver (mit unterschiedlicher Partikelgr{\"o}ße) (37,4\%) sowie als Kalottenchip (1,3\%) implantiert. Die h{\"a}ufigste Diagnose, die zur Implantation von AAA-Knochen f{\"u}hrte, war die Diagnose Kieferdefekt (259) gefolgt von Zysten (147) und Mittelgesichtshypoplasien (115). Die Liste der Therapieformen wird von der Zystenauff{\"u}llung angef{\"u}hrt (147), gefolgt von der Kieferdefektauff{\"u}llung (142) und der Mittelgesichtsaugmentation (118). Hierbei lag der Zugang in 63,47\% der F{\"a}lle intraoral und in 36,53\% der F{\"a}lle extraoral. Im Laufe des Zeitraums der Nachuntersuchungen kam es zu 44 Implantatverlusten, dies entspricht etwa 3,44\%, im Mittel nach 328,52 Tagen. Es traten bei 111 Pr{\"a}paraten Dehiszensen (8,69\%)und bei 30 Pr{\"a}paraten Pus (2,35\%) auf. Weder die Resuspension der Implantate noch die peri- und postoperativ durchgef{\"u}hrte Antibiose hatten Einfluss auf die Komplikationsrate.},
  language  = {de}
}
@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{Rethelyi2008,
  author    = {Rethelyi, Attila},
  title     = {Ergebnisse nach Implantation von autolysiertem, Antigen-extrahiertem, allogenem Knochen (AAA-Bone) von 1990-2003 und Grafton® von 2000 bis 2003},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-32500},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2008},
  abstract  = {Die Implantation von Knochen ist {\"u}berwiegend bei Knochenverlusten bzw. -defiziten indiziert. Diese Defekte entstehen im menschlichen K{\"o}rper durch Tumore, Traumata, Entz{\"u}ndungen, Atrophien oder Missbildungen. Das Ziel dieser Studie war, die Einheilung von AAA-Bone und Grafton® mittels kn{\"o}cherner Defektf{\"u}llung, -augmentation und -reparation und somit die {\"U}berlegenheit der osteoinduktiven Wirkung zu bestimmen. Hierf{\"u}r sind die sogenannten osteoinduktiven Knochenmatrixproteine (BMPs) verantwortlich. Autolysierter, Antigen extrahierter, allogener Knochen wurde in der Zeit von 1990 bis 2003 an der Klinik und Poliklinik f{\"u}r Mund-, Kiefer-, Gesichtschirurgie der Universit{\"a}t W{\"u}rzburg in 1123 F{\"a}llen bei 843 verschiedenen Patienten implantiert. Seit Anfang August 2000 werden Implantationen mit Grafton® durchgef{\"u}hrt. Bis August 2003 wurden 134 Eingriffe bei 122 verschiedenen Patienten durchgef{\"u}hrt.},
  subject      = {Knochenersatz},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Helf2009,
  author    = {Helf, Christian},
  title     = {Herstellung von Polymethacrylat/Calciumphosphat-Implantatwerkstoffen durch den 3D-Pulverdruck},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-39575},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2009},
  abstract  = {Die Erstellung von komplex geformtem Knochenersatz wurde durch den 3D-Pulverdruck unter Verwendung von Calciumphosphatmaterialien beschrieben. Gegenstand der vorliegenden Arbeit war deren Modifikation durch die Verwendung von Methacrylatkunststoffen. Ziel war es, durch die Infiltration von nicht resorbierbaren Kunststoffen, wie sie in kommerziell erh{\"a}ltlichen Knochenzementen verwendet werden, die mechanischen Eigenschaften der nicht gesinterten Keramikstrukturen zu verbessern. Getestet wurden verschiedene Methoden der Infiltration sowie der nachfolgenden Polymerisationsinitiierung durch chemische, thermische oder photochemische Aktivatoren. Daneben erfolgte der Druck von Tricalciumphosphat-Pulvern, die mit Polymethylmethacrylat Partikeln versetzt wurden und durch eine hydraulische Verfestigungsreaktion mit Phosphors{\"a}ure aush{\"a}rten. Die erstellten Materialien wurden auf ihre Porosit{\"a}t, ihre mechanischen Eigenschaften sowie auf die Phasenzusammensetzung ihrer anorganischen Matrix und den Konversionsgrat ihrer organischen Komponente hin untersucht. Es gelang, die freie Porosit{\"a}t der Calciumphosphat-Matrix durch Verwendung von fl{\"u}ssigen, monomeren Kunststoffen zu f{\"u}llen und diese durch eine thermische Initiierung der radikalischen Polymerisation vollst{\"a}ndig zur Aush{\"a}rtung zu bringen. Bei der Reaktion kommt es neben einer Polymerisationskontraktion im organischen Bestandteil der Kunststoffe zu einer Phasenumwandlung der Bruschitanteile der Calciumphosphat-Matrix. Proben, die mit einem fl{\"u}ssigen Bisphenol-A-Derivat versetzt wurden, zeigten eine Verdreifachung ihrer Festigkeit und erreichten maximale Druckfestigkeiten von 99 MPa, Biegefestigkeiten von 35 MPa und einen E-Modul von 18 GPa. Verglichen mit den biomechanischen Eigenschaften des physiologischen Hartgewebes liegen die Werte damit deutlich {\"u}ber denen von spongi{\"o}sem und unter denen von kortikalem Knochen. Eine k{\"u}nftige Optimierung erscheint durch die Schaffung einer chemischen Verbundphase zwischen dem anorganischen Calciumphosphat-Gef{\"u}ge und den Polymerbestandteilen als aussichtsreich.},
  subject      = {Rapid Prototyping},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Linz2009,
  author    = {Linz, Christian},
  title     = {Experimentelle Untersuchung unterschiedlicher Knochenersatzmaterialien in der Zellkultur und am Tiermodell},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-38793},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2009},
  abstract  = {Ziel der vorliegenden Untersuchungen war der Vergleich von autogenen spongi{\"o}sen und korti-kospongi{\"o}sen Knochentransplantaten mit verschiedenen Knochenersatzmaterialien (KEM) in-vitro - an osteoblast{\"a}ren Zellen - und in-vivo - beim Sinuslift am Schafmodell. In den Zellkulturversuchen zeigten sich deutliche Unterschiede bez{\"u}glich der Proliferation und Differenzierung osteoblast{\"a}rer Zellen f{\"u}r die verwendeten Niedrig-Temperatur-Hydroxylapatite (Bio-Oss, Algipore). Die besten Ergebnisse zeigten sich in Gegenwart des bioaktiven Glases Biogran, der demineralisierten allogenen Knochenmatrix (Grafton) und des \&\#946; -Trikalzium-Phosphates (Cerasorb). Im Vergleich mit den {\"u}brigen KEM blieben die Resultate f{\"u}r das \&\#945;- Trikalziumphosphat (Biobase) hinter der demineralisierten Knochenmatrix Grafton und den bioaktiven Gl{\"a}sern und Osteograf/N zur{\"u}ck. Ein Vorteil der zellbindenden Eigenschaften der synthetisch hergestellten Peptidkette des PepGen P-15 (Hoch-Temperatur-Hydroxylapatit) hinsichtlich Zellproliferation und - differenzierung der osteoblast{\"a}ren Zellen war nicht eindeutig erkennbar. Alle von uns untersuchten autogenen Transplantate und KEM zeigten am Schafmodell eine kli-nisch gute Inkorporation. Es kam zu keinerlei Infektionen oder Abstoßungen des eingebrachten Materials. Die eingebrachten KEM heilten komplikationslos ein und waren alle in der Lage supportiv auf die Knochenneubildung einzuwirken. Die Verwendung autogenen Knochens als Goldstandard im mund-, kiefer- und gesichtschirurgi-schen Fachgebiet konnten wir in unserer Untersuchung best{\"a}tigen. Der transplantierte spongi{\"o}se und kortikospongi{\"o}se Knochen zeigte die besten Ergebnisse und konnte nach 12 Wochen nicht mehr eindeutig vom ortsst{\"a}ndigen Knochen unterschieden werden. Allerdings war eine Atrophie, vor allem der Spongiosatransplantate nach 16 Wochen zu beobachten. Die eingebrachten auto-genen Transplantate erzielten quantitativ und qualitativ die beste Knochenneubildung. Die h{\"o}he-ren Knochenneubildungswerte bei gleichzeitig geringerer Atrophie sprechen f{\"u}r eine bessere biomechanische Adaptation des autogenen, kortikospongi{\"o}sen Transplantates. Eine Diskrepanz der Ergebnisse zwischen dem in-vitro- und in-vivo- Versuchsteil konnte f{\"u}r das KEM PepGen P-15 (Hoch-Temperatur-Hydroxylapatit) beobachtet werden, begr{\"u}ndet durch die Heterogenit{\"a}t des Zellgemisches. Im Vergleich zu den anderen verwendeten KEM lagen die f{\"u}r dieses Hoch-Temperatur-Hydroxylapatit tierexperimentell ermittelten Werte auf vergleichbarem Niveau. Im Tierversuch konnte Cerasorb (\&\#946; -Trikalzium-Phosphate) eine deutliche Kno-chenneubildung bei gleichzeitiger Resorbierbarkeit attestiert werden. Tierexperimentell lagen die f{\"u}r das \&\#946; -Trikalzium-Phosphat (Cerasorb) ermittelten Werte {\"u}ber denen des bioaktiven Glases (Biogran), aber hinter denen f{\"u}r Niedrig-Temperatur-Hydroxylapatite (Bio-Oss), welches die besten Ergebnisse auswies. Unter den verwendeten Knochenersatzmaterialien zeigen sich das Niedrig- Temperatur-Hydroxylapatit Bio-Oss im Tierversuch als das erfolgreichste. Bio-Oss zeigte keine Tendenz zur Biodegradierbarkeit. Die deutliche Diskrepanz zwischen dem in-vitro und in-vivo Teil der Versuche wurde explizit f{\"u}r dieses KEM beschrieben und ist durch das im Tierversuch breitere Zellspektrum zu erkl{\"a}ren. Die Ergebnisse unserer Untersuchung bekr{\"a}ftigen den klinisch verbreiteten und weitestgehend komplikationslosen Einsatz von Bio-Oss.},
  subject      = {Knochenersatz},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Reppenhagen2013,
  author    = {Reppenhagen, Stephan},
  title     = {Verwendung eines biphasischen keramischen Knochenersatzmaterials in Kombination mit Fibrinkleber f{\"u}r die Therapie gutartiger Knochentumoren und tumor{\"a}hnlicher L{\"a}sionen},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-84068},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2013},
  abstract  = {Knochendefekte, die in der Behandlung von gutartigen Knochentumoren und tumor{\"a}hnlichen L{\"a}sionen entstehen, stellen ein klinisches Problem mit limitierten Therapieoptionen dar. In der Regel werden diese Defekte mit autologem Knochen aufgef{\"u}llt. Die Gewinnung von autologem Knochen, z. B. vom Beckenkamm ist jedoch quantitativ limitiert und h{\"a}ufig mit Komplikationen verbunden. Aus diesem Grund wird versucht, synthetische Knochenersatzmaterialien mit {\"a}hnlichen Eigenschaften, wie denen des autologen Knochens, zu entwickeln. In der vorliegenden prospektiven Studie wurde die Anwendung einer biphasischen Keramik aus 60\% Hydroxylapatit und 40\% beta-Tricalciumphosphat in Verbindung mit verd{\"u}nntem Fibrinkleber f{\"u}r die Therapie von gutartigen Knochentumoren und tumor{\"a}hnlichen L{\"a}sionen bei 51 Patienten untersucht. Hierf{\"u}r wurden die R{\"o}ntgenbilder analysiert und das Resorptionsverhalten beurteilt. Eine komplette Resorption wurde anhand der radiologischen Verl{\"a}ufe in keinem Fall beobachtet. Die g{\"u}nstigsten Voraussetzungen f{\"u}r eine Resorption wurde bei kleinen Defekten (< 10,5 cm³) beobachtet (p < 0,05). Die {\"u}brigen Einflussgr{\"o}ßen zeigten nach einer Nachuntersuchungszeit von bis zu 56 Monaten keine statistisch signifikanten Unterschiede. In der histologischen Untersuchung eines Pr{\"a}parates bei einer Revision wurde Knochenneubildung auf dem Knochenersatzmaterial nachgewiesen. In diesem Fall war das Knochenersatzmaterial noch nachweisbar. Die Verwendung des Materials ist klinisch einfach und sicher. Die aufgetrete-nen Komplikationen entsprechen in ihrer H{\"a}ufigkeit den zu erwartenden postoperativen Komplikationen und sind mit den Angaben der Literatur vergleichbar. Es wurden keine postoperativen Frakturen oder Beeintr{\"a}chtigung des L{\"a}ngenwachstums von R{\"o}hrenknochen beobachtet. In einem Fall musste aufgrund eines intraoss{\"a}ren Ganglions eine operative Revision erfolgen. In der histologischen Aufarbeitung dieser Biopsie konnte Knochenneubildung und Osseointegration sowie eine partielle Resorption des Knochenersatzmaterials nachgewiesen werden. Die Verwendung des Knochenersatzmaterials wird von den Patienten {\"u}berwiegend als positiv beurteilt. Zusammenfassend ist das verwendete Knochenersatzmaterial eine einfach und sicher anzuwendende Alternative zu autologem Knochen in der Therapie von gutartigen Knochentumoren und tumor{\"a}hnlichen L{\"a}sionen.},
  subject      = {Knochenersatz},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Waag2013,
  author    = {Waag, Thilo},
  title     = {Funktionalisierung von Nanodiamanten f{\"u}r Wirkstofftransport und Knochenersatzmaterialien},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-94597},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2013},
  abstract  = {Ziel der vorliegenden Arbeit ist das Design, die Synthese und das anschließende Testen von Nanodiamant-Wirkstoff-Konjugaten. Daf{\"u}r m{\"u}ssen zun{\"a}chst Nanodiamanten mit geeigneten Linkersystemen funktionalisiert werden, um anschließend verschiedene pharmazeutische Wirkstoffe auf der Diamantoberfl{\"a}che zu immobilisieren. Die Wirksamkeit der so angebundenen Inhibitoren auf die verschiedenen Erreger muss anschließend in vitro und in vivo getestet werden. Auch die Art der Aufnahme der Nanodiamanten in die verschiedenen Zellen muss untersucht werden. Dazu sollen Fluoreszenzfarbstoffe, wie z.B. Oregon Green 488, auf der Diamantoberfl{\"a}che immobilisiert werden.},
  subject      = {Diamant},
  language  = {de}
}
@phdthesis{MeiningergebChrist2018,
  author    = {Meininger [geb. Christ], Susanne},
  title     = {Processing of calcium and magnesium phosphate cements for bone substitution},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-169126},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2018},
  abstract  = {The main focus of this thesis was the processing of different calcium and magnesium phosphate cements together with an optimization of mechanical and biological properties. Therefore, different manufacturing techniques like 3D powder printing and centrifugally casting were employed for the fabrication of reinforced or biomedically improved implants. One of the main problems during 3D powder printing is the low green strength of many materials, especially when they are only physically bonded and do not undergo a setting reaction. Such materials need post-treatments like sintering to exhibit their full mechanical performance. However, the green bodies have to be removed from the printer requiring a certain stability. With the help of fiber reinforcement, the green strength of printed gypsum samples could be increased by the addition of polymeric and glass fibers within the printing process. The results showed that fiber reinforcement during 3D powder printing is possible and opens up diverse opportunities to enhance the damage tolerance of green bodies as well as directly printed samples. The transfer to biomedically relevant materials like calcium and magnesium phosphate cements and biocompatible fibers would be the next step towards reinforced patient-specific implants. In a second approach, centrifugally casting derived from construction industries was established for the fabrication of hollow bioceramic cylinders. The aim was the replacement of the diaphysis of long bones, which exhibit a tubular structure with a high density of cortical bone on the fringe. By centrifugation, cement slurries with and without additives could be fabricated to tubes. As a first establishment, the processing parameters regarding the material (e.g. cement composition) as well as the set-up (e.g. rotation times) had to be optimized for each system. In respect of mechanics, such tubes can keep up with 3D powder printed tubes, although the mechanical performance of 3D printed tubes is strongly dependent on printing directions. Additionally, some material compositions like dual setting systems cannot be fabricated by 3D powder printing. Therefore, a transfer of such techniques to centrifugally casting enabled the fabrication of tubular structures with an extremely high damage tolerance due to high deformation ability. A similar effect was achieved by fiber (mesh) addition, as already shown for 3D powder printing. Another possibility of centrifugally casting is the combination of different materials resulting in graded structures to adjust implant degradation or bone formation. This became especially apparent for the incorporation of the antibiotic vancomycin, which is used for the treatment of bacterial implant infections. A long-term release could be achieved by the entrapment of the drug between magnesium phosphate cement layers. Therefore, the release of the drug could be regulated by the degradation of the outer shell, which supports the release into an acidic bacterial environment. The centrifugally casting technique exhibited to be a versatile tool for numerous materials and applications including the fabrication of non-centrosymmetric patient-specific implants for the reconstruction of human long bones. The third project aimed to manufacture strontium-substituted magnesium phosphate implants with improved biological behavior by 3D powder printing. As the promoting effect of strontium on bone formation and the inhibitory impact on bone resorption is already well investigated, the incorporation of strontium into a degradable magnesium phosphate cement promised a fast integration and replacement of the implant. Porous structures were obtained with a high pore interconnectivity that is favorable for cell invasion and bone ingrowth. Despite the porosity, the mechanical performance was comparable to pure magnesium phosphate cement with a high reliability of the printed samples as quantitatively determined by Weibull statistics. However, the biological testing was impeded by the high degradation rate and the relating ion release. The high release of phosphate ions into surrounding media and the detachment of cement particles from the surface inhibited osteoblast growth and activity. To distinguish those two effects, a direct and indirect cell seeding is always required for degradable materials. Furthermore, the high phosphate release compared to the strontium release has to be managed during degradation such that the adverse effect of phosphate ions does not overwhelm the bone promoting effect of the strontium ions. The manufacturing techniques presented in this thesis together with the material property improvement offer a diverse tool box for the fabrication of patient-specific implants. This includes not just the individual implant shape but also the application like bone growth promotion, damage tolerance and local drug delivery. Therefore, this can act as the basis for further research on specific medical indications.},
  subject      = {Calciumphosphate},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Weichhold2023,
  author    = {Weichhold, Jan Lukas},
  title     = {Injectable calcium phosphate-based bone replacement cements},
  doi       = {10.25972/OPUS-32661},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-326616},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2023},
  abstract  = {The human body has very good self-healing capabilities for numerous different injuries to a variety of different tissues. This includes the main human mechanical framework, the skeleton. The skeleton is limited in its healing without additional aid by medicine mostly by the defect size. When the defect reaches a size above 2.5 cm the regeneration of the defect ends up faulty. Here is where implants, defect fillers and other support approaches developed in medicine can help the body to heal the big defect still successfully. Usually sturdy implants (auto-/allo-/xenogenic) are implanted in the defect to bridge the distance, but for auto- and allogenic implants a suitable donor site must be found and for all sources the implant needs to be shaped into the defect specific site to ensure a perfect fit, the best support and good healing. This shaping is very time consuming and prone to error, already in the planning phase. The use of a material that is moldable and sets in the desired shape shortly after applying negates these disadvantages. Cementitious materials offer exactly this property by being in a pasty stage after the powder and liquid components have been mixed and the subsequently hardening to a solid implant. These properties also enable the extrusion, and therefore may also enable the injection, of the cement via a syringe in a minimal invasive approach. To enable a good injection of the cement modifications are necessary. This work aimed to modify commonly used calcium phosphate-based cement systems based on α-TCP (apatitic) and β-TCP (brushitic). These have been modified with sodium phytate and phytic acid, respectively. Additionally, the α-TCP system has been modified with sodium pyrophosphate, in a second study, to create a storable aqueous paste that can be activated once needed with a highly concentrated sodium orthophosphate solution. The powder phase of the α-TCP cement system consisted of nine parts α-TCP and one part CDHA. These were prepared to have different particle sizes and therefore enable a better powder flowability through the bimodal size distribution. α-TCP had a main particle size of 20 μm and CDHA of 2.6 μm. The modification with sodium phytate led to an adsorption of phytate ions on the surface of the α-TCP particles, where they started to form complexes with the Ca2+ ions in the solution. This adsorption had two effects. The first was to make the calcium ions unavailable, preventing supersaturation and ultimately the precipitation of CDHA what would lead to the cement hardening. The second was the increase of the absolute value of the surface charge, zeta potential, of the powder in the cement paste. Here a decrease from +3 mV to -40 mV could be measured. A strong value for the zeta potential leads to a higher repulsion of similarly charged particles and therefore prevents powder agglomeration and clogging on the nozzle during injection. These two modifications (bimodal particles size distribution and phytic acid) lead to a significant increase in the paste injectability. The unmodified paste was injectable for 30 \% only, where all modified pastes were practically fully injectable ~90 \% (the residual paste remained in the nozzle, while the syringe plunger already reached the end of the syringe). A very similar observation could be made for the β-TCP system. This system was modified with phytic acid. The zeta potential was decreased even stronger from -10 ± 1.5 mV to -71.5 ± 12 mV. The adsorption of the phytate ions and subsequent formation of chelate complexes with the newly dissolved Ca2+ ions also showed a retarding effect in the cements setting reaction. Where the unmodified cement was not measurable in the rheometer, as the reaction was faster than the measurement setup (~1.5 min), the modified cements showed a transition through the gel point between 3-6 min. This means the pastes stayed between 2 and 4 times longer viscous than without the modification. Like with the first cement system also here the effects of the phytate addition showed its beneficial influence in the injectability measurement. The unmodified cement was not injectable at all, due to the same issue already encountered at the rheology measurements, but all modified pastes were fully injectable for at least 5 min (lowest phytate concentration) and at least 10 min (all other concentrations) after the mixing of powder and liquid. The main goal of the last modification with sodium pyrophosphate was to create a paste that was stable in aqueous environment without setting until the activation takes place, but it should still show good injectability as this was the desired way of application after activation. Like before also the zeta potential changed after the addition of pyrophosphate. It could be lowered from -22 ± 2mV down to -61 to -68 ± 4mV (depending on the pyrophosphate concentration). The pastes were stored in airtight containers at room temperature and checked for their phase composition over 14 days. The unmodified paste showed a beginning phase conversion to hydroxyapatite between 7 and 14 days. All other pastes were still stable and unreacted. The pastes were activated with a high concentrated (30 wt\%) sodium orthophosphate solution. After the activation the pastes were checked for their injectability and showed an increase from -57 ± 11\% for the unmodified paste to -89 ± 3\% (practically fully injectable as described earlier) for the best modified paste (PP005). It can be concluded that the goal of enabling full injection of conventional calcium phosphate bone cement systems was reached. Additional work produced a storage stable paste that still ensures full injectability. Subsequent work already used the storable paste and modified it with hyaluronic acid to create an ink for 3D extrusion printing. The first two cement systems have also already been investigated in cell culture for their influence on osteoblasts and osteoclasts. The next steps would have to go more into the direction of translation. Figuring out what properties still need to be checked and where the modification needs adjustment to enable a clinical use of the presented systems.},
  subject      = {Calciumphosphat},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Mittmann2023,
  author    = {Mittmann, Silvia},
  title     = {Etablierung von Hydroxylapatit-Pr{\"u}fk{\"o}rpern zur in-vitro Qualifizierung von Knochenklebern},
  doi       = {10.25972/OPUS-29914},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-299140},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2023},
  abstract  = {Im Rahmen dieser Arbeit sollte herausgefunden werden, inwiefern Calciumorthophosphatzemente (CPC) daf{\"u}r geeignet sind, um als Pr{\"u}fk{\"o}rper zur Qualifizierung von Knochenklebern zu dienen, und worin ihre Limitationen bestehen. Dazu sollte nicht nur ein materieller Vergleich verschiedener hydroxylapatitbildender Zemente mit Knochen erfolgen. Es sollte auch das Adh{\"a}sionsverhalten neuartiger Knochenkleber auf den verschiedenen Pr{\"u}fk{\"o}rpermaterialien verglichen werden, um m{\"o}gliche R{\"u}ckschl{\"u}sse f{\"u}r die Eignung als standardisierbares in-vitro Pr{\"u}fk{\"o}rpermaterial ziehen zu k{\"o}nnen. Gegenstand der Untersuchung war ein α-Tricalciumphosphat (α-TCP)-System und ein Tetracalciumphosphat (TTCP)-System welche im Rahmen einer Zement-Abbindereaktion calciumdefizit{\"a}ren Hydroxylapatit (CDHA) bzw. st{\"o}chiometrischen Hydroxylapatit (HA) bilden. Die Materialien wurden dazu verwendet Pr{\"u}fk{\"o}rperteile in Form von Zylindern (5 x 5 mm) und Pl{\"a}ttchen (20 x 10 x 5 mm) herzustellen, die dann mit verschiedenen Knochenklebern verklebt werden konnten. Der st{\"a}rkste der verwendeten Kleber war ein Cyanoacrylat-Kleber (Truglue®). Er erzielte auf Pr{\"u}fk{\"o}rpern aus Knochen nach 24-st{\"u}ndiger Lagerung in PBS mittlere Abscherfestigkeiten von ca. 4,22 ± 1,92 MPa. Als zweitst{\"a}rkster Kleber erwies sich ein neuartiger zementbasierter Kleber, der aus w{\"a}rmebehandeltem Trimagnesiumphosphat-Hydrat und Phosphoserin bestand. Dieser Kleber erzielte unter den gleichen Umst{\"a}nden mittlere Abscherfestigkeiten von ca. 1,89 ± 0,29 MPa. Etwas schw{\"a}cher schnitt ein ebenfalls neuartiger zementbasierter Kleber ab, der aus dem Magnesiumphosphat Farringtonit, sowie aus Magnesiumoxid und 25 \% Phytins{\"a}ure bestand. Dieser Kleber erzielte mittlere Abscherfestigkeiten von ca. 0,51 ± 0,16 MPa. Insgesamt haben die Untersuchungen gezeigt, dass die in-vitro Qualifizierung von Knochenklebern unter Verwendung von Pr{\"u}fk{\"o}rpern aus Zement m{\"o}glich w{\"a}re. Die Pr{\"u}fk{\"o}rper aus CDHA vereinten die meisten Vorteile und w{\"a}ren f{\"u}r Klebesysteme mit Abscherfestigkeiten von bis zu 2 MPa geeignet. Dabei erzeugten die Knochenkleber auf CDHA zwar abweichende Abscherfestigkeiten als auf Knochen, doch ließ sich ein vergleichbarer Trend bei stets reduzierten Varianzen erkennen. Durch die gute Konsistenz der Zementpaste war die Herstellung homogener Pr{\"u}fk{\"o}rper m{\"o}glich. Aufgrund der Stabilit{\"a}t von CDHA unter w{\"a}ssrigen Bedingungen konnten Langzeitversuche ohne Einschr{\"a}nkungen vorgenommen werden. Die Limitationen der Pr{\"u}fk{\"o}rper aus CDHA bestanden allerdings darin, dass sie nicht f{\"u}r Abscherversuche von st{\"a}rkeren Klebern geeignet waren. In solchen F{\"a}llen versagten die Pr{\"u}fk{\"o}rper noch bevor die maximale Abscherfestigkeit des jeweiligen Klebers gemessen werden konnte.},
  subject      = {Knochenersatz},
  language  = {de}
}