@phdthesis{Heilig2024,
  author    = {Heilig, Maximilian},
  title     = {Experimentelle biomechanische Analyse von unterschiedlichen Knochenzementen bei der in-situ-Implantataugmentation},
  doi       = {10.25972/OPUS-31986},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-319868},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2024},
  abstract  = {F{\"u}r den Funktionserhalt nach einer Fragilit{\"a}tsfraktur ist eine stabile Osteosynthese, welche eine fr{\"u}hfunktionelle Nachbehandlung zur Vermeidung l{\"a}ngerer Immobilit{\"a}t erlaubt, mit suffizienter Reposition essenziell. Die stabile Osteosynthese kann in osteoporotischem Knochen jedoch durch dessen schwache biomechanische Eigenschaften limitiert sein. Indem die in-situ-Implantataugmentation mit Knochenzement die Belastbarkeit des Knochens in Implantatn{\"a}he verbessert, kann auch in osteoporotischem Knochen eine stabile Osteosynthese erreicht werden. Ziel dieser Studie war es, eine vielversprechende Formulierung eines Magnesiumphosphatzementes so weiterzuentwickeln, dass deren Anwendung bei der in-situ-Implantataugmentation m{\"o}glich wurde. In einem zweiten Schritt sollte die Formulierung gegen{\"u}ber kommerziell erh{\"a}ltlichen Knochenzementen durch die Materialpr{\"u}fung im Druckversuch und mithilfe eines biomechanischen Testmodells evaluiert werden. Die Vorversuche offenbarten die Nachteile der konventionellen, wasserbasierten Magnesiumphosphatzementformulierung bei der in-situ-Implantataugmentation: „Filter Pressing" und eine unpassende Viskosit{\"a}t limitierten die Anwendung. Erst die Formulierung als vorgemischte Magnesiumphosphat-Paste mit Propan-1,2,3,-triol als Bindemittel verbesserte die Injizierbarkeit und erm{\"o}glichte eine verl{\"a}ssliche in-situ- Implantataugmentation. Bei der Zementevaluation zeigte Traumacem™ V+ als PMMA-Zement die h{\"o}chste Kompressionsfestigkeit im Druckversuch, die h{\"o}chste Rotationsstabilit{\"a}t in der Torsionspr{\"u}fung und eine sehr gute Injizierbarkeit. Paste-CPC und MgPO-Paste zeigten sich in Druckversuch und Torsionspr{\"u}fung untereinander vergleichbar, wobei die MgPO-Paste tendenziell eine initial h{\"o}here Stabilit{\"a}t aufweist. F{\"u}r den Parameter Normalisiertes Drehmoment zeigten alle Zementgruppen einen statistisch signifikanten Unterschied zur Kontrollgruppe, was den stabilit{\"a}tssteigernden Effekt aller verwendeten Knochenzemente demonstriert. Es konnte kein Effekt der in-situ-Implantataugmentation auf Phimax, also auf den, bis zum maximalen Drehmoment gefahrenen Winkel, gefunden werden. Die Korrelation zwischen Drehmoment und Knochendichte zeigte den Zusammenhang zwischen Rotationsstabilit{\"a}t und Knochendichte f{\"u}r die Kontrollgruppe, welcher jedoch bei Zementaugmentation mit Traumacem™ V+ und MgPO-Paste verschwand. Zusammengefasst wurde in dieser Studie erstmals eine biologisch vorteilhafte MgPO- Paste f{\"u}r den Einsatz bei der in-situ-Implantataugmentation entwickelt und verwendet. Weiter konnte der stabilit{\"a}tssteigernde Effekt der Zementaugmentation mit dieser MgPO-Paste, sowie mit den Knochenzementen Traumacem™ V+ und Paste-CPC, f{\"u}r TFNA-Schenkelhalsklingen im isolierten Femurkopf-Modell gezeigt werden. Der Einsatz der MgPO-Paste bei der in-situ-Implantataugmentation bedarf bis zur eventuellen Marktreife einer Verbesserung der Injizierbarkeit sowie der Evaluation in klinischen Studien.},
  subject      = {Osteoporose},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Renner2023,
  author    = {Renner, Tobias},
  title     = {Neue adh{\"a}sive mineral-organische Knochenzemente auf Basis von Phosphoserin und Magnesiumphosphaten bzw. -oxiden},
  doi       = {10.25972/OPUS-32321},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-323210},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2023},
  abstract  = {Heutige chirurgische Situationen k{\"o}nnen zeitweise den Einsatz eines Knochenkleber erfordern, welcher sich jedoch noch nicht in der klinischen Praxis etablieren konnte. In j{\"u}ngster Vergangenheit haben mit Phosphoserin modifizierte Zemente (PMC) auf der Grundlage von Verbindungen zwischen o-Phosphoserin (OPLS) und Calciumphosphaten wie Tetracalciumphosphat (TTCP) oder α-Tricalciumphosphat (α-TCP) an Popularit{\"a}t gewonnen. Ebenso bekommen chelatbildende Magnesiumphosphatzemente als mineralische Knochenadh{\"a}sive mehr Zuspruch. In dieser Arbeit wurden neue mineralorganische Knochenzemente auf der Basis von Phosphoserin und Magnesiumphosphaten oder -oxiden untersucht, die hervorragende Hafteigenschaften besitzen. Diese wurden mittels R{\"o}ntgenbeugung, Fourier-Infrarot-Spektroskopie und Elektronenmikroskopie analysiert und mechanischen Tests unterzogen, um die Haftfestigkeit am Knochen nach Alterung unter physiologischen Bedingungen zu bestimmen. Die neuartigen biomineralischen Klebstoffe zeigen eine ausgezeichnete Haftfestigkeit an Knochen mit etwa 6,6-7,3 MPa unter Scherbelastung. Die Adh{\"a}sive sind auch aufgrund ihres koh{\"a}siven Versagensmusters und ihres duktilen Charakters vielversprechend. In diesem Zusammenhang sind die neuen adh{\"a}siven Zemente den derzeit vorherrschenden Knochenadh{\"a}siven {\"u}berlegen. Erg{\"a}nzend wurde versucht, dieses neue System mit unterschiedlichen Additiven zu modifizieren. Dabei wurde Mannit erfolgreich als Porogen verwendet. Dreiarmiges sternf{\"o}rmiges NCO-sP(EO-stat-PO) sollte die adh{\"a}siven Eigenschaften und das Leistungspotenzial unter Wasser verbessern. Zuletzt wurden mit Glycerol pr{\"a}fabrizierte Pasten hergestellt, welche gelagert werden k{\"o}nnen und bei Kontakt mit Wasser aush{\"a}rten. Generell ist zu betonen, dass k{\"u}nftige Bem{\"u}hungen um Knochenklebstoffe aus Phosphoserin und Mg2+ sehr lohnenswert erscheinen.},
  subject      = {Phosphoserin},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Gefel2023,
  author    = {Gefel, Eugen},
  title     = {Zellul{\"a}re Resorption 3D-gedruckter Knochenimplantate auf Basis von Calciummagnesiumphosphaten},
  doi       = {10.25972/OPUS-32224},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-322248},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2023},
  abstract  = {F{\"u}r die Behandlung von Knochendefekten kritischer Gr{\"o}ße gibt es heute eine Reihe von Therapiem{\"o}glichkeiten. Neuartige Ans{\"a}tze mit Magnesiumphosphat- (MPC) und Calciummagnesiumphosphatzementen (CMPC) haben sich als echte Alternativen zu den etablierten Calciumphosphaten erwiesen. Ziel war es, die Osteoklastogenese in vitro auf 3D-pulvergedrucktem CMPC und MPC zu induzieren und die zellul{\"a}re Resorption (zR) zu analysieren. Polystyrol (PS), Glas, β-TCP und Brushit-bildender Zement dienten als Referenzen. Als Proben wurden Zemente der allgemeinen st{\"o}chiometrischen Summenformel CaxMg(3-x)(PO4)2 (x = 0; 0,25; 0,75; 3) verwendet, die Struvit oder Newberyit enthielten. F{\"u}r die Osteoklastogenese wurden monozytenangereicherte PBMCs aus Buffy-Coat mittels dreifacher Dichtegradientenzentrifugation isoliert, auf die Pr{\"u}foberfl{\"a}chen ausges{\"a}t und {\"u}ber einen Zeitraum von 22 Tagen mit Zytokinen (M-CSF und RANKL) stimuliert. Die Interaktion der Zellen mit den Zementen bzw. PS/Glas wurde mittels TRAP-F{\"a}rbung und -Aktivit{\"a}t, DNA- und Ionenkonzentrationen (Ca2+, Mg2+, PO43-, pH-Wert), Rasterelektronen-, Durchlicht-, Auflicht- und Fluoreszenzmikroskopie analysiert. Auf den Struvit- und Newberyit-bildenden Zementen konnten keine f{\"u}r Osteoklasten typischen Riesenzellen nachgewiesen werden. Auf den Struvit-bildenden Zementen wurde deutlich mehr mononukle{\"a}re Zellen nachgewiesen wurden als auf den Newberyit-bildenden Zementen. W{\"a}hrend die Freisetzung von Mg2+ und PO43- ausschließlich durch die chemische Degradation erfolgte, wurde Ca2+ zun{\"a}chst adsorbiert und anschließend durch zR freigesetzt. Die erh{\"o}hte Ca2+-Adsorption im Vergleich zur Ca2+-Resorption f{\"u}hrte insgesamt zu einer Calcium-Pr{\"a}zipitation. Da lediglich auf β-TCP Resorptionslakunen beobachtet wurden, wird angenommen, dass auf den CMPC, MPC und Brushite-bildenden Zementen die zellvermittelte Ca2+-Freisetzung von den Pr{\"a}zipitaten ausging, die von Makrophagen auf den Zementen und/oder Riesenzellen auf den Wellplatten resorbiert wurden.},
  subject      = {Knochenzement},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Schaufler2023,
  author    = {Schaufler, Christian Thomas Siegfried},
  title     = {Osteogenes Potential additiv gefertigter Calciummagnesiumphosphat-Keramiken},
  doi       = {10.25972/OPUS-31179},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-311798},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2023},
  abstract  = {Der steigende Bedarf an Knochenersatzmaterialien (KEM) in Medizin und Zahnmedizin verdeutlicht die Notwendigkeit der Etablierung weiterer alloplastischer, also synthetisch hergestellter, KEMs. Additive Fertigung erm{\"o}glicht die Herstellung patientenspezifischer Implantate. Hierf{\"u}r wird auf Basis von 3D Bildgebung eines Knochendefekts, ein Implantat mittels CAD geplant und anschließend mittels additiver Fertigung, zum Beispiel durch 3D Pulverdruck hergestellt. Ziel dieser Arbeit war die Untersuchung des osteogenen Potentials in vitro von Calciummagnesiumphosphatkeramiken mit der allgemeinen Strukturformel CaxMg(3-x)(PO4)2 mit x = 0; 0,25; 0,75; 1,5; 3 aus additiver Fertigung. Hierf{\"u}r wurden Pr{\"u}fk{\"o}rper mittels 3D Pulverdruck gedruckt, anschließend durch Hochtemperatursinterung verfestigt und durch Behandlung mit reaktiven L{\"o}sungen nachgeh{\"a}rtet. Abh{\"a}ngig von der reaktiven L{\"o}sung wandelte sich die Keramik teilweise in Struvit, Bruschit und Newberyit um. Die biologische Testung in vitro erfolgte mit hFOB 1.19 Zellen und ergab eine gute Biokompatibilit{\"a}t sowie die Ausdifferenzierung osteogener Progenitorzellen f{\"u}r fast alle Keramikphasen, wobei die newberyithaltigen Keramiken tendenziell bessere Ergebnisse erzielten.},
  subject      = {Knochenzement},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Hinderer2021,
  author    = {Hinderer, Sandra},
  title     = {Charakterisierung der Freisetzung verschiedener Antibiotika aus resorbierbaren anorganischen Knochenersatzmaterialien sowie die Untersuchung des Einflusses auf materialcharakteristische Eigenschaften},
  doi       = {10.25972/OPUS-23083},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-230836},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2021},
  abstract  = {Synthetische anorganische Knochenersatzmaterialien auf Calcium-Phosphat- und Magnesium-Phosphat-Basis wurden in der hier vorliegenden Dissertation mit verschiedenen handels{\"u}blichen Antibiotika versetzt und deren Freisetzungsverhalten charakterisiert. Zudem wurde der Einfluss des Antibiotikazusatzes auf bestimmte materialcharakteristische Eigenschaften untersucht, hierbei fanden die Quecksilberporosimetrie, die R{\"o}ntgendiffraktometrie und die Rasterelektronenmikroskopie ihre Anwendung. Insbesondere f{\"u}r die Knochenersatzmaterialien auf Calcium-Phosphat-Basis sollte eine klinisch praktikable und demnach m{\"o}glichst einfache Methode etabliert werden, um die Kombination mit einem Antibiotikum durchzuf{\"u}hren. Die Detektion der Antibiotika erfolgte mit Hilfe eines UV/VIS-Spektrophotometers. Zudem wurde f{\"u}r einige ausgew{\"a}hlte Kombinationen aus Antibiotikum und Knochenersatzmaterial durch einen Agardiffusionstest die antibakterielle Wirkung nach der Freisetzung aus dem jeweiligen Tr{\"a}germaterial best{\"a}tigt.},
  subject      = {Wirkstofffreisetzung},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Kreczy2020,
  author    = {Kreczy, Dorothea},
  title     = {Untersuchung des in vivo Einwachsverhaltens von Zementgranulaten und -pasten aus resorbierbaren Calcium-dotierten Magnesiumphosphat-Phasen},
  doi       = {10.25972/OPUS-20551},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-205510},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2020},
  abstract  = {In der vorliegenden Arbeit wurden unterschiedliche zementbasierte Knochenersatzmaterialien hinsichtlich ihres Potentials zur Behandlung kn{\"o}cherner Defekte in vivo untersucht. Zwei verschiedene Calcium-dotierten Magnesiumphosphat Zementformulierungen (CMPC) wurden mit einem Referenzmaterial aus Calciumphosphat Zement (CPC) verglichen. Dazu wurden auf Basis von CMPC pr{\"a}fabrizierte, injizierbare Pasten bzw. sph{\"a}rische Granulate hergestellt und anhand von orthotopen, potenziell kraftbelasteten Defekten in Kaninchenfemora getestet. Zentrales Ziel hierbei war es, herauszufinden, wie sich die Materialien in Defektsituationen mit Hartgewebekontakt biologisch verhalten und degradieren bzw. in Knochen umbauen. Nach einer Liegedauer von 6 bzw. 12 Wochen wurden die Knochenneubildung und die Degradation der Materialien mittels Histomorphometrie analysiert. Alle Materialien waren biokompatibel und f{\"u}hrten zur Bildung von neuem Knochen. Der CMPC-Zement zeigte im Vergleich zu CPC einen beschleunigten Abbau, w{\"a}hrend sich am Referenzmaterial mehr mineralisierter Knochen bildete. Die untersuchten Calcium-dotierten Struvit-bildenden Magnesiumphosphatzemente erwiesen sich als biokompatibel, gut resorbierbar und stellen mit ihrer F{\"a}higkeit zur Knochenbildung ein vielversprechendes Knochenersatzmaterial dar.},
  subject      = {Knochenzement},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Roedel2019,
  author    = {R{\"o}del, Michaela},
  title     = {Development of Dual Setting Cement Systems as Composite Biomaterials with Ductile Properties},
  doi       = {10.25972/OPUS-18277},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-182776},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2019},
  abstract  = {Synthetic bone replacement materials have their application in non-load bearing defects with the function of (re-)construction or substitution of bone. This tissue itself represents a biological composite material based on mineralized collagen fibrils and combines the mechanical strength of the mineral with the ductility of the organic matrix. By mimicking these outstanding properties with polymer-cement-composites, an imitation of bone is feasible. A promising approach for such replacement materials are dual setting systems, which are generated by dissolution-precipitation reaction with cement setting in parallel to polymerization and gelation of the organic phase forming a coherent hydrogel network. Hereby, the high brittleness of the pure inorganic network was shifted to a more ductile and elastic behavior. The aim of this thesis was focused on the development of different dual setting systems to modify pure calcium phosphate cements' (CPCs') mechanical performance by incorporation of a hydrogel matrix. A dual setting system based on hydroxyapatite (HA) and cross-linked 2-hydroxyethyl methacrylate (HEMA) via radical polymerization was advanced by homogenous incorporation of a degradable cross-linker composed of poly(ethylene glycol) (PEG) as well as poly(lactic acid) (PLA) with reactive terminal methacrylate functionalities (PEG-PLLA-DMA). By integration of this high molecular weight structure in the HEMA-hydrogel network, a significant increase in energy absorption (toughness) under 4-point bending testing was observed. An addition of only 10 wt\% hydrogel precursor (referred to the liquid phase) resulted in a duplication of stress over a period of 8 days. Additionally, the calculated elasticity was positively affected and up to six times higher compared to pure HA. With a constantly applied force during compressive strength testing, a deformation and thus strain levels of about 10 \% were reached immediately after preparation. For higher degradability, the system was modified in a second approach regarding organic as well as inorganic phase. The latter component was changed by brushite forming cement that is resorbable in vivo due to solubility processes. This CPC was combined with a hydrogel based on PEG-PLLA-DMA and other dimethacrylated PEGs with different molecular weights and concentrations. Hereby, new reaction conditions were created including a shift to acidic conditions. On this ground, the challenge was to find a new radical initiator system. Suitable candidates were ascorbic acid and hydrogen peroxide. that started the polymerization and successful gelation in this environment. These highly flexible dual set composites showed a very high ductility with an overall low strength compared to HA-based models. After removal of the applied force during compressive strength testing, a complete shape recovery was observed for the samples containing the highest polymeric amount (50 wt\%) of PEG-PLLA-DMA. Regarding phase distribution in the constructs, a homogenously incorporated hydrogel network was demonstrated in a decalcifying study with ethylenediaminetetraacetic acid. Intact, coherent hydrogels remained after dissolution of the inorganic phase via calcium ion complexation. In a third approach, the synthetic hydrogel matrix of the previously described system was replaced by the natural biopolymer gelatin. Simultaneously to brushite formation, physical as well as chemical cross-linking by the compound genipin was performed in the dual setting materials. Thanks to the incorporation of gelatin, elasticity increased significantly, in which concentrations up to 10.0 w/v\% resulted in a certain cohesion of samples after compressive strength testing. They did not dissociate in little pieces but remained intact cuboid specimens though having cracks or fissures. Furthermore, the drug release of two active pharmaceutical ingredients (vancomycin and rifampicin) was investigated over a time frame of 5 weeks. The release exponent was determined according to Korsmeyer-Peppas with n = 0.5 which corresponds to the drug liberation model of Higuchi. A sustained release was observed for the antibiotic vancomycin encapsulated in composites with a gelatin concentration of 10.0 w/v\% and a powder-to-liquid ratio of 2.5 g/mL. With respect to these developments of different dual setting systems, three novel approaches were successfully established by polymerization of monomers and cross-linking of precursors forming an incorporated, homogenous hydrogel matrix in a calcium phosphate network. All studies showed an essential transfer of mechanical performance in direction of flexibility and bendability.},
  subject      = {Calciumphosphate},
  language  = {en}
}
@phdthesis{BruecknergebChristel2019,
  author    = {Br{\"u}ckner [geb. Christel], Theresa},
  title     = {Novel application forms and setting mechanisms of mineral bone cements},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-157045},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2019},
  abstract  = {Calcium phosphate cements (CPC) represent valuable synthetic bone grafts, as they are self-setting, biocompatible, osteoconductive and in their composition similar to the inorganic phase of human bone. Due to their long shelf-life, neutral setting and since water is sufficient for setting, hydroxyapatite (HA) forming cements are processed in different paste formulations. Those comprise dual setting, Ca2+ binding and premixed cement systems. With dual setting formulations, both dissolution and precipitation of the cement raw powder occur simultaneously to the polymerization of water-soluble monomers to form a hydrogel. Chelating agents are able to form complexes with Ca2+ released from the raw powder. Premixed systems mostly contain the raw powder of the cement and a non-aqueous binder liquid which delays the setting reaction until application in the moist physiological environment. In the present work, two of those reaction mechanisms allowed the development of HA based cement applications. Drillable cements are of high clinical interest, as the quality of screw and plate osteosynthesis techniques can be improved by cement augmentation. A drillable, dual setting composite from HA and a poly(2-hydroxyethyl methacrylate) hydrogel was analyzed with respect to the influence of monomer content and powder-to-liquid ratio on setting kinetics and mechanical outcome. While the conversion to HA and crystal growth were constantly confined with increased monomer amount, a minimum concentration of 50 \% was required to see impressive ameliorations including a low bending modulus and high fracture energy at improved bending strength. Increasing the liquid amount enabled injection of the paste as well as drilling after 10 min of pre-setting. While classic bone wax formulations have drawbacks such as infection, inflammation, hindered osteogenesis and a lack of biodegradability, the as-presented premixed formulation is believed to exhibit outmatching properties. It consisted of HA raw powders and a non-aqueous, but water-miscible carrier liquid from poly(ethylene glycol) (PEG). The bone wax was proved to be cohesive and malleable, it withstood blood pressure conditions and among deposition in an aqueous environment, PEG was exchanged such that porous, nanocrystalline HA was formed. Incorporation of a model antibiotic proved the suitability of the novel bone wax formulation for drug release purposes. Prefabricated laminates from premixed carbonated apatite forming cement and poly(ε-caprolactone) fiber mats with defined pore architecture were presented as a potential approach for the treatment of 2-dimensional, curved cranial defects. They are flexible until application and were produced in a layer-by-layer approach from both components such that the polymer scaffold prevents the cement from flowing. It was demonstrated that solution electrospinning with a patterned collector for the fabrication of perforated fiber mats was suitable, as high fiber volume contents in combination with an appropriate interface enabled the successful fabrication of mechanically reinforced laminates. Mild immersion of the scaffolds under alkaline conditions additionally improved the interphase followed by an increase in bending-strength. Since few years, magnesium phosphate cements (MPC) have attracted increasing attention for bone replacement. Compared to CPC, MPC exhibit a higher degradation potential and high early strength and they release biologically valuable Mg2+. However, common systems offer some challenges while using them in non-classic cement formulations such as the need for foreign ion supply, the potential acidity of the reaction or the fast setting kinetics. Here, it was possible to develop a chelate-setting MPC paste with a broad spectrum of potential applications. The general mechanism of the novel setting principle was tested in a proof-of-principle manner. The cement paste consisted of farringtonite with differently concentrated phytic acid solution for chelate formation with Mg2+ from the raw powder. Adjusting the phytic acid content and adding a magnesium oxide as setting regulator to compensate its retarding effect resulted in drillable formulations. Additionally, there is a strong clinical demand for well working bone adhesives especially in a moist environment. Mostly the existing formulations are non-biodegradable. Ex vivo adhesion of the above presented MPC under wet conditions on bone demonstrated over a course of 7 d shear strengths of 0.8 MPa. Further, the hardened cement specimens showed a mass loss of 2 wt.\% within 24 d in an aqueous environment and released about 0.17 mg/g of osteogenic Mg2+ per day. Together with the demonstrated cytocompatibility towards human fetal osteoblasts, this cement system showed promising characteristics in terms of degradable biocements with special application purposes.},
  subject      = {Knochenzement},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Heilig2018,
  author    = {Heilig, Philipp},
  title     = {Biomechanische Evaluation neuartiger Knochenersatzmaterialien zur Therapie der Tibiakopfimpressionsfraktur},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-171037},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2018},
  abstract  = {Tibiakopfimpressionsfrakturen (AO 41-B2.2 - Schatzker III), welche aufgrund der demographischen Entwicklung in ihrer klinischen Relevanz zunehmen, erfordern zur bestm{\"o}glichen Frakturstabilisierung eine Schraubenosteosynthese sowie eine stabile metaphys{\"a}re Defektauff{\"u}llung mittels Knochenersatzmaterial, da anderenfalls ein sekund{\"a}rer Repositionsverlust mit konsekutiver Gonarthrose droht. Die hierbei eingesetzten Kalziumphosphatzemente bringen klinische Probleme wie geringe mechanische Stabilit{\"a}t, fehlende Bohrbarkeit, welche eine unvollst{\"a}ndige Defektauff{\"u}llung bedingt, ungewisse Resorption und un{\"u}berpr{\"u}fte Herstellerangaben mit sich. Diese Studie hatte daher zum Ziel, einen bohrbaren Kalziumphosphatzement und einen Magnesiumphosphatzement, welche als vielversprechende Alternativen aufgrund der klinischen Schwierigkeiten erscheinen, gegen Graftys® Quickset und ChronOS™ Inject biomechanisch einzuordnen und somit langfristig zu einer verbesserten Frakturversorgung beizutragen. Der erste Teil der Studie bestand aus einer reinen Materialpr{\"u}fung, in der mittels Zementquader Druckversuche und mittels Ausrissk{\"o}rper Zugversuche durchgef{\"u}hrt wurden. Im zweiten Teil wurde ein Frakturmodell f{\"u}r Impressionsfrakturen an Kunstknochen benutzt, um die Zemente hierbei zur Defektauff{\"u}llung zu verwenden und alleine sowie in Kombination mit einer Osteosynthese in der Jail-Technik zu testen. Es erfolgte eine zyklische Belastung mit 3000 Zyklen zu je 250 N sowie anschließend eine Maximalkrafttestung (Load-To-Failure) mit Hilfe einer Materialpr{\"u}fmaschine. Der Magnesiumphosphatzement zeigte die signifikant h{\"o}chste Kompressionsfestigkeit von 100,50 MPa ± 15,97 MPa und Ausrisskraft sowie im Verbund mit Knochen das geringste Displacement, h{\"o}chste Maximalkraft und Steifigkeit. Kalziumphosphat bohrbar wies aufgrund seines pseudoplastischen Verhaltens eine geringe biomechanische Stabilit{\"a}t und ein hohes Displacement auf, konnte aber durch seine Bohrbarkeit gegen{\"u}ber Graftys® Quickset bei Einsatz mit Schrauben einen Vorteil im Displacement erreichen und somit die Vorz{\"u}ge eines bohrbaren Knochenzements aufzeigen. ChronOS™ zeigte nach Aush{\"a}rtung im Wasserbad mit einer Kompressionsfestigkeit von 0,58 MPa ± 0,14 MPa eine niedrige biomechanische Stabilit{\"a}t und wurde daher nicht weiter untersucht. Da die Viskosit{\"a}t eines Zements neben anderen Faktoren f{\"u}r die Interdigitation mit den Spongiosahohlr{\"a}umen im Knochen verantwortlich ist, l{\"a}sst sich, sofern diese angemessen ist, R{\"u}ckschl{\"u}sse von der Materialpr{\"u}fung auf das Verhalten im Knochen ziehen. Magnesiumphosphatzemente erscheinen aufgrund ihrer hohen biomechanischen Stabilit{\"a}t und vermutlich guten Resorptionsrate als vielversprechende Alternative zu herk{\"o}mmlichen Kalziumphosphatzementen und bed{\"u}rfen daher einer weiteren {\"U}berpr{\"u}fung im Tierversuch.},
  subject      = {Knochenzement},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Renner2018,
  author    = {Renner, Tobias},
  title     = {In vitro Testverfahren zur Qualifizierung von Knochenklebstoffen},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-161546},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2018},
  abstract  = {Knochenklebstoffe, welche eine unkonventionelle M{\"o}glichkeit im Bereich der chirurgischen Frakturversorgung darstellen, m{\"u}ssen bereits in vitro eine Reihe an klinischen Anforderungen erf{\"u}llen. Hinsichtlich entsprechender Pr{\"u}fverfahren wurde noch keine Normierungsarbeit geleistet, weswegen Ergebnisse verschiedener Arbeiten schwierig vergleichbar sind. Ziel der Arbeit war es daher Pr{\"u}fverfahren vorzustellen, welche die Besonderheiten des „Werkstoffes Knochen" ber{\"u}cksichtigen. In diesem Rahmen werden zwei neuartigen Klebstoffsysteme, ein in situ h{\"a}rtender Knochenzement aus Trimagnesiumphosphat, Magnesiumoxid und organischer Phytins{\"a}ure und ein lichth{\"a}rtender Knochenklebstoff aus Polyethylenglycoldimethacrylat, NCO-sP(EO-stat-PO), Campherchinon und anorganischen Newberyit-F{\"u}llern, vorgestellt. Neben diesen sind drei kommerziell erh{\"a}ltliche Klebstoffe Gegenstand der Untersuchung. Dies sind zum einen Histoacryl® und TruGlue® Gewebekleber, zwei Klebstoffe auf Cyanoacrylat-Basis mit unterschiedlich langer Alkyl-Seitenkette, zum anderen Bioglue®, ein Gewebekleber aus Albumin und Glutaraldehyd. Bei den Klebstoffen wurde die Zug- und Scherfestigkeit unter Einfluss der physiologischen Klebstoffalterung, der Variation der Klebefugenbreite, der Variation von komplement{\"a}ren F{\"u}geteilen, sowie F{\"u}geteiloberfl{\"a}chen inspiziert. Makro- und mikroskopische, sowie elektronenmikroskopischen Untersuchung der Bruchfl{\"a}chen auf mikrostrukturelle Besonderheiten und Versagemechanismus wurden angestellt. Die neuartigen Klebstoffsysteme unterliegen zwar den konventionellen Cyanoacrylaten hinsichtlich mechanischer Parameter, weisen aber dennoch ad{\"a}quate Klebefestigkeiten auf bei zugleich zahlreichen Vorteilen gegen{\"u}ber konventionellen Systemen im Umgang mit Knochen. Gerade der Magnesiumphosphatzement scheint auf Grund mechanischer Parameter und Vorz{\"u}gen wie der guten Biokompatibilit{\"a}t und biologischen Abbaubarkeit, Osteoinduktivit{\"a}t, Osteokonduktivit{\"a}t, der einfachen Applizierbarkeit, einem hohen Kosten-Nutzen-Faktor oder dem g{\"u}nstigen Verhalten in w{\"a}ssrigen Milieu vielversprechend.},
  subject      = {bone},
  language  = {de}
}