@phdthesis{Ruecker2017,
  author    = {R{\"u}cker, Anja},
  title     = {Entwicklung eines photochemisch vernetzbaren, methacrylat- und isocyanathaltigen Knochenklebers mit degradierbaren keramischen F{\"u}llstoffen},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-154473},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2017},
  abstract  = {Bisher getestete Knochenkleber zeigen h{\"a}ufig geringe Klebeeigenschaften auf Knochen bei Zutritt von Feuchtigkeit. Gegenstand dieser Arbeit war es, die Haftf{\"a}higkeit im feuchten Milieu zu verbessern. Hierf{\"u}r wurde der Einfluss sternf{\"o}rmiger, mit Isocyanaten funktionalisierter Poly(ethylenglykol) Molek{\"u}le (NCO-sP(EO-stat-PO)) auf die Klebefestigkeit und Alterungsbest{\"a}ndigkeit einer photopolymerisierbaren Poly(ethylenglykol)dimethacrylat-Basis (PEGDMA) untersucht. Die Polymerisation mittels energiereicher Strahlung erlaubt hohe Reaktionsraten bei K{\"o}rpertemperatur sowie zeitliche und {\"o}rtliche Kontrolle {\"u}ber die Polymerisationsreaktion. Durch den Zusatz degradierbarer, keramischer F{\"u}llstoffe auf Calciumsulfat- und Magnesiumphosphat-Basis in die Matrix sollten durch L{\"o}sungsprozesse Poren geschaffen werden. Diese k{\"o}nnten das Einwachsen neuer Knochensubstanz in das ausgeh{\"a}rtete Material erm{\"o}glichen. Die Ver{\"a}nderungen der kristallinen Strukturen wurden mittels R{\"o}ntgendiffraktometrie beobachtet. Zudem wurden die Proben infrarotspektroskopisch und mikroskopisch untersucht. Die Klebefestigkeit auf kortikalem Rinderknochen im Abscherversuch ebenso wie die Biegefestigkeit vor und nach Lagerung in feuchter Umgebung wurde unter Variation des NCO-sP(EO-stat-PO)-Gehaltes ermittelt. Anschließend sollten die mikroskopische Analyse und energiedispersive R{\"o}ntgenspektrometrie (EDX) Aufschluss {\"u}ber das Bruchverhalten des Materials beim Klebeversuch geben. Es konnte gezeigt werden, dass durch die Zugabe von 20 bis 40 Gew.-\% NCO sP(EO-stat-PO) zur Matrix die Klebefestigkeit auf Knochen von initial etwa 0,15 bis 0,2 MPa auf etwa 0,3 bis 0,5 MPa gesteigert werden kann. W{\"a}hrend alle Referenzproben ihre Haftung an Knochen innerhalb von weniger als 24 Stunden verloren, zeigten Proben mit NCO sP(EO-stat-PO) auch nach 7-t{\"a}giger Lagerung noch Festigkeiten von 0,18 bis 0,25 MPa. Die h{\"o}chste Festigkeit nach 7 Tagen war bei Proben mit dem F{\"u}llstoff Newberyit und einem NCO-sP(EO-stat-PO)-Anteil von 40 Gew.-\% zu verzeichnen. Diese Proben wiesen auch in der mikroskopischen Analyse und im EDX eindeutig ein rein koh{\"a}sives Versagen auf. 20\%-ige Proben zeigten zumindest in geringem Maße auch adh{\"a}sives Versagen. Die 3-Punkt Biegefestigkeit lag initial bei 3,5 bis 5,5 MPa. Durch die Lagerung in PBS sank die Festigkeit auf ~1 MPa. Die Zugabe von NCO-sP(EO-stat-PO) und die Art des eingesetzten F{\"u}llstoffes hatten kaum einen Einfluss auf diese.},
  subject      = {Isocyanate},
  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}
}
@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{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}
}