@phdthesis{Gruber2022,
  author    = {Gruber, Julia},
  title     = {Gefrierstrukturierung von Biopolymer-Keramik-Kompositen},
  doi       = {10.25972/OPUS-25953},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-259533},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2022},
  abstract  = {Das Ziel der vorliegenden Arbeit war, die Gefrierstrukturierung von Biopolymer-Keramik-Kompositen zur Nachahmung von osteochondralem Gewebe zu untersuchen. Dies diente der Forschung an alternativen Therapiemethoden zur Regeneration von osteochondralen Defekten, da durch derzeitige Therapien oftmals nur ein minderwertiger Reparaturknorpel gebildet wird und keine langfristigen Erfolge erzielt werden. Die Herstellung der Proben zur Nachahmung von osteochondralem Gewebe erfolgte mit der Technik der Gefrierstrukturierung, wodurch anisotrope und hoch geordnete Systeme erhalten wurden. Im Rahmen einer systematischen Untersuchung wurden mehrere Parameter, wie beispielsweise der externe Temperaturgradient, variiert und deren Auswirkungen auf die Proben untersucht. Im ersten Versuchsteil wurde die bidirektionale Gefrierstrukturierung untersucht, um die Morphologie der hergestellten Proben zu optimieren. Anschließend wurden zweischichtige Alginat- bzw. Kollagen-Bruschit-Systeme zur Nachahmung von osteochondralem Gewebe hergestellt. Die erste Schicht sollte Knochen imitieren, w{\"a}hrend die zweite Schicht Knorpel nachahmte. Die Morphologie der hergestellten Proben wurde unter dem Stereo- und Rasterelektronenmikroskop untersucht. Zur Untersuchung des mechanischen Verbundes zwischen den Schichten wurden Zugversuche durchgef{\"u}hrt. Alle hergestellten Systeme waren hoch geordnet und anisotrop. Die zweischichtigen Systeme wiesen einen Verbund beider Schichten auf und durch die Variation verschiedenster Parameter konnte ein n{\"a}heres Verst{\"a}ndnis des Einflusses dieser auf die Probenmorphologie erlangt werden.},
  subject      = {Gerichtete Erstarrung},
  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{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}
}
@phdthesis{Vogt2023,
  author    = {Vogt, Fabian},
  title     = {Elektrochemisch abgeschiedenes Calciumhydroxid Ca(OH)\(_2\) als antibakterielle, antiinflammatorische und proosseointegrative Titanimplantat-Oberfl{\"a}chen-Modifikation im In vivo Versuch},
  doi       = {10.25972/OPUS-34634},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-346343},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2023},
  abstract  = {Das Ziel der experimentellen Studie war die Erprobung der (bereits in vitro erfolgreich getesteten) Ca(OH)2-Beschichtung In vivo unter dem Aspekt, ob und inwieweit die antibakteriellen und somit auch antiinflammatorischen bzw. entz{\"u}ndungsmoderierenden Eigenschaften der Ca(OH)2-Beschichtung eine sinnvolle und effektive Erg{\"a}nzung zu den bisher erfolgreich eingesetzten Calciumphosphat(CaP)-Beschichtungen mit bewiesenen, guten proosseointegrativen Eigenschaften bei lasttragenden Implantaten sein k{\"o}nnen. Zusammenfassend kann festgestellt werden, dass die Ergebnisse der In vitro Untersuchung durch die In vivo Versuche in den Bereichen 0-100 KBE grunds{\"a}tzlich als gest{\"u}tzt gelten k{\"o}nnen. Die Zuverl{\"a}ssigkeit der Wirkung durch Ca(OH)2 nimmt jedoch mit steigender KBE-Zahl ab, sodass weitere Testreihen sinnvoll sind.},
  subject      = {Calciumhydroxid},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Haedrich2023,
  author    = {H{\"a}drich, Dustin},
  title     = {Sch{\"a}deldachplastiken: Ein Vergleich zwischen freihand-modellierten- (Palacos®) und computer-assistiert hergestellten (CAD-CAM) - PMMA Implantaten},
  doi       = {10.25972/OPUS-28989},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-289899},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2023},
  abstract  = {Einf{\"u}hrung Die Kranioplastik (KP) nach Kraniektomie dient der Wiederherstellung der Funktionalit{\"a}t und {\"A}sthetik des Sch{\"a}dels. Obwohl es sich um einen Routineeingriff handelt, wurden hohe Komplikationsraten beschrieben, die zum Teil auf die unterschiedlichen Arten des verwendeten Implantatmaterials zur{\"u}ckzuf{\"u}hren sind. Wir haben diese Studie durchgef{\"u}hrt, um intraoperativ-geformte (Palacos®) und CAD-CAM-PMMA-Implantate bei Patienten/-innen nach Kraniektomie hinsichtlich perioperativer Modalit{\"a}ten, kurz- und langfristiger Komplikationsraten und {\"a}sthetischer Ergebnisse zu vergleichen. Methoden Diese retrospektive Single-Center-Analyse wurde an 350 Patienten mit 359 Kranioplastiken durchgef{\"u}hrt, die sich in 133 Palacos®-F{\"a}lle (01/2005-12/2012) und 226 CAD-CAM-F{\"a}lle (01/2010-12/2018) aufteilten. Postoperative Komplikationen wurden in kurzfristige (≤ 30 Tage) und langfristige (> 30 Tage) unterteilt. Die {\"a}sthetischen Ergebnisse wurden per Telefoninterview erhoben und auf einer 5-Punkte-Skala bewertet. Ergebnisse CAD-CAM-Patienten hatten eine k{\"u}rzere Operationszeit (p < 0.001), einen geringeren intraoperativen Blutverlust (p < 0.001) und einen k{\"u}rzeren postoperativen Krankenhausaufenthalt (p < 0.005) als Palacos®-Patienten. Operative Revisionen nach CP mussten bei 12,8 \% der Patienten durchgef{\"u}hrt werden. Implantatinfektionen traten bei 3,8 \% der Palacos®-F{\"a}lle und 1,8 \% der CAD-CAM-F{\"a}lle auf. Wundheilungsst{\"o}rungen traten bei CAD-CAM-Patienten h{\"a}ufiger auf, was mit einer h{\"o}heren Anzahl an kraniellen Vor-Operationen und Vorinfektionen einherging. Palacos®-Patienten hatten signifikant mehr Implantatdislokationen (p < 0.05). CAD-CAM-Patienten berichteten von einem besseren {\"a}sthetischen Ergebnis im Vergleich zu Palacos®-Patienten. Fazit Diese Studie zeigt eine {\"U}berlegenheit der CAD-CAM-PMMA-Implantate im Vergleich zu Palacos®-Implantaten hinsichtlich peri- und postoperativer Faktoren, sowie dem {\"a}sthetischen Ergebnis. CAD-CAM-Implantate haben geringere Komplikations- und Infektionsraten als Palacos®-Implantate und zeigten positive Wirkungen, wenn sie in vorinfiziertes Gewebe implantiert wurden. Die langfristigen Komplikationsraten von CAD-CAM-Implantaten m{\"u}ssen weiter evaluiert werden.},
  subject      = {Sch{\"a}delchirurgie},
  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{Holzmeister2023,
  author    = {Holzmeister, Ib},
  title     = {Branched silica precursors as additives for mineral bone cements},
  doi       = {10.25972/OPUS-27504},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-275044},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2023},
  abstract  = {Mineral biocements are brittle materials, which usually results in catastrophic failure during mechanical loading. Here, previous works demonstrated the feasibility of reducing brittleness by a dual-setting approach, in which a silica sol was simultaneously gelled during the setting of a brushite forming cement. The current thesis aimed at further improving this concept by both using a novel silicate based cement matrix for an enhanced bonding between cement and silica matrix as well as multifunctional silica precursors to increase the network density of the gel. Due to its well-known biocompatibility and osteogenic regeneration capacity, baghdadite was chosen as mineral component of such composites. This required in a first approach the conversion of baghdadite ceramics into self-setting cement formulations. This was investigated initially by using baghdadite as reactive filler in a brushite forming cement (Chapter 4). Here, the ß-TCP component in a equimolar mixture of ß-TCP and acidic monocalcium phosphate anhydrous was subsequently replaced by baghdadite at various concentrations (0, 5, 10, 20, 30, 50, and 100 wt\%) to study the influence on physicochemical cement properties such as mechanical performance, radiopacity, phase composition and microstructure. X-ray diffraction profiles demonstrated the dissolution of baghdadite during the cement reaction without affecting the crystal structure of the precipitated brushite phase. In addition, EDX analysis showed that calcium is homogeneously distributed in the cement matrix, while zirconium and silicon form cluster-like aggregates ranging in size from a few micrometers to more than 50 µm. X-ray images and µ-CT analyses indicate improved X-ray visibility with increased incorporation of baghdadite in brushite cement, with an aluminum equivalent thickness nearly doubling at a baghdadite content of 50 wt\%. At the same time, the compressive strength of brushite cement increased from 12.9 ± 3.1 MPa to 21.1 ± 4.1 MPa at a baghdadite content of 10 wt\%. Cell culture medium conditioned with powdered brushite cement approached physiological pH values when increasing amounts of baghdadite were added to the cement (pH = 6.47 for pure brushite, pH = 7.02 for brushite with 20 wt\% baghdadite substitution). Baghdadite substitution also affected the ion content in the culture medium and thus the proliferation activity of primary human osteoblasts in vitro. The results demonstrated for the first time the suitability of baghdadite as a reactive cement additive for improving the radiopacity, mechanical performance, and cytocompatibility of brushite cements. A second approach (Chapter 5) aimed to produce single component baghdadite cements by an increase of baghdadite solubility to initiate a self-setting cement reaction. For this, the material was mechanically activated by longer grinding times of up to 24h leading to both a decrease in particle and crystallite size as well as a partial amorphization of baghdadite. Baghdadite cements were formed by adding water at a powder to liquid ratio of 2.0 g/ml. Maximum compressive strengths were determined to be ~2 MPa after 3 days of setting for a 24-hour ground material. Inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS) measurements showed an incongruent dissolution profile of the set cements, with preferential dissolution of calcium and only minor release of zirconium ions. Cement formation occurs under alkaline conditions, with the unground raw powder resulting in a pH of 11.9 during setting, while prolonged grinding increases the pH to about 12.3. Finally, mechanically activated baghdadite cements were combined with inorganic silica networks (Chapter 6) to create dual-setting cements with a further improvement of mechanical performance. While a modification of the cement pastes with a TEOS derived sol was already thought to improve strength, it was hypothesized that using multi-arm silica precursors can further enhance their mechanical performance due to a higher network density. In addition, this should also reduce pore size of both gels and cement and hence will be able to adjust the release kinetics of incorporated drugs. For this, multi-armed silica precursors were synthesized by the reaction of various multivalent alcohols (ethylene glycol, glycerine, pentaerythrit) with an isocyanate modified silica precursor. After hydrolysis under acidic conditions, the sols were mixed with baghdadite cement powders in order to allow a simultaneous gel formation and cement setting. Since the silica monomers have a high degree of linkage sites, this resulted in a branched network that interpenetrated with the growing cement crystals. In addition to minor changes in the crystalline phase composition as determined by X-ray diffraction, the novel composites exhibited improved mechanical properties with up to 20 times higher compressive strength and further benefit from an about 50\% lower overall porosity than the reference pure baghdadite cement. In addition, the initial burst release of the model drug vancomycin was completely inhibited by the added silica matrix. This observation was verified by testing for the antimicrobial activity with Staphylococcus aureus by measuring the inhibition zones of selected samples after 24 h and 48 h, whereas the antimicrobial effectiveness of a constant vancomycin release could be demonstrated. The current thesis clearly demonstrated the high potential of baghdadite as a cement formulation for medical application. The initially poor mechanical properties of such cements can be overcome by special processing techniques or by combination with silica networks. The achieved mechanical performance is > 10 MPa and hence suitable for bone replacement under non-load bearing conditions. The high intrinsic radiopacity as well as the alkaline pH during setting may open the way ahead to further dental applications, e.g. as root canal sealers or filler in dental composites. Here, the high pH is thought to lead to antimicrobial properties of such materials similar to commonly applied calcium hydroxide or calcium silicates, however combined with an intrinsic radiopacity for X-ray imaging. This would simplify such formulations to single component materials which are less susceptible to demixing processes during transport, storage or processing.},
  subject      = {Zement},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Witteler2024,
  author    = {Witteler, Charlotte Marie},
  title     = {Untersuchung des zellbiologischen Verhaltens von Fibroblasten in modifizierten Gelatine-Methacrylat basierten Harzen f{\"u}r den volumetrischen Biodruck},
  doi       = {10.25972/OPUS-34946},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-349460},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2024},
  abstract  = {Was vor einigen Jahren undenkbar erschien, k{\"o}nnte zuk{\"u}nftig m{\"o}glich sein: Krankes Gewebe mit Gesundem ersetzen, das in vitro mit modernsten Biofabrikationstechniken hergestellt wird. Dabei werden bisherige Grenzen {\"u}berschritten: W{\"a}hrend lichtbasierte Biodruckverfahren wie die Zwei-Photonen-Polymerisation Aufl{\"o}sungen bis in den Nanometerbereich erzielen, erm{\"o}glicht der Volumetrische Biodruck (VB) den Druck zentimetergroßer Konstrukte in wenigen Sekunden. Diese Geschwindigkeiten erweisen sich unter Biodruckverfahren als konkurrenzlos und werden erreicht, da das Bioharz nicht konsekutiv, sondern zugleich vernetzt wird. Einschr{\"a}nkend gilt bislang nur der Mangel an geeigneten Bioharzen f{\"u}r den VB. Daher besch{\"a}ftigt sich vorliegende Arbeit mit der Charakterisierung und Modifikation eines daf{\"u}r geeigneten Bioharzes: Gelatine-Methacrylat (GelMA). Dank seiner Zusammensetzung {\"a}hnelt das etablierte Hydrogelsystem der Extratrazellularmatrix: Der Gelatine-Anteil erm{\"o}glicht Biokompatibilit{\"a}t und Bioaktivit{\"a}t durch zelladh{\"a}sive sowie degradierbare Aminos{\"a}ure-Sequenzen. Zugleich k{\"o}nnen durch photovernetzbare Methacryloyl-Substituenten Konstrukte mit einer Formstabilit{\"a}t bei 37 °C erzeugt werden. Zun{\"a}chst wurde das Bioharz zellbiologisch charakterisiert, indem mit der embryonalen Mausfibroblasten-Zelllinie NIH-3T3 beladene GelMA-Zylinder gegossen, photopolymerisiert und kultiviert wurden. Im Verlauf einer Woche wurde die Zytokompatibilit{\"a}t der Gele anhand der Proliferationsf{\"a}higkeit (PicoGreen-Assay), des Metabolismus (CCK-8-Assay) und der Vitalit{\"a}t (Live/Dead-Assay) der Zellen beurteilt. Dabei wurden Polymerkonzentrationen von 6 - 8 \% sowie GelMA-Harze zweier verschiedener Molekulargewichte verglichen. Alle hergestellten Gele erwiesen sich als zytokompatibel, 6 \% ige Gele ließen im Inneren jedoch zus{\"a}tzlich eine beginnende Zellspreizung zu und ein niedriges GelMA-Molekulargewicht verst{\"a}rkte die gemessene Proliferation. Die sich anschließende mechanische und physikalische Charakterisierung belegte, dass h{\"o}her konzentrierte Gele einen gr{\"o}ßeren E-Modul aufwiesen und damit steifer waren. Eine Modifikation der Gele mit Fibronektin beeinflusste die Zellvertr{\"a}glichkeit weder positiv noch negativ und die Zugabe von Kollagen war wegen Entmischungseffekten nicht bewertbar. Es liegt die Vermutung nah, dass eine weitere Reduktion der Polymerkonzentration und damit Verringerung der Gelsteifigkeit der Schl{\"u}ssel f{\"u}r mehr Zellspreizung und -wachstum ist. Da jedoch die Druckbarkeit des Bioharzes die weitere Senkung des GelMA-Gehalts limitiert, sollten zun{\"a}chst Methoden entwickelt werden, welche die Netzwerkdichte des GelMAs anderweitig herabsetzen.},
  subject      = {3D Bioprinting},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Dakroub2022,
  author    = {Dakroub, Mohamad},
  title     = {Coarsened Exact Matching of Excisional to Plasma-Ablative Ab Interno Trabeculectomy},
  doi       = {10.25972/OPUS-29680},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-296805},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2022},
  abstract  = {Abstract Purpose: To compare ab interno trabeculectomy by trabecular meshwork excision to plasma-mediated ablation in primary open-angle glaucoma. Methods: Retrospectively collected data of TrabEx+ (n=56) and Trabectome (n=99) were compared by coarsened exact matching to reduce confounding and matched based on baseline intraocular pressure and age. Primary outcomes were intraocular pressure and the number of glaucoma medications. Complications and the need for additional glaucoma surgery were assessed. Patients were followed for up to one year. Results: 53 TrabEx+ could be matched to Trabectome. Baseline intraocular pressure was 16.5 ± 4.6 mmHg in both; age was 73.7 ± 8.8 years and 71.5 ± 9.9 years in TrabEx+ and Trabectome, respectively. TrabEx+ were taking more medications than Trabectome (p<0.001). Intraocular pressure was reduced to 14.8±4.3 in TrabEx+ and 13.4±3.4 in Trabectome at 6 months, and to 14.9±6.0 (p=0.13) in TrabEx+ and to 14.1±3.8 mmHg (all p<0.05) in Trabectome at 12 months. Medications were reduced at both 6 and 12 months (p< 0.05). No differences were seen between both groups at 6 and 12 months. In TrabEx+, only one serious complication occurred, and two patients required further glaucoma surgery. Conclusion: Although both groups had a baseline intraocular pressure considered low for ab interno trabeculectomy, intraocular pressure and medications were reduced further at 6 and 12 months. Intraocular pressure reduction did not reach significance in TrabEx+ at 12 months. The inter-group comparison did not reveal any significant differences. Both had a low complication rate.},
  subject      = {Glaukom},
  language  = {en}
}