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In vitro Testverfahren zur Qualifizierung von Knochenklebstoffen

In vitro testing methods for the qualification of bone glues

Please always quote using this URN: urn:nbn:de:bvb:20-opus-161546
  • Knochenklebstoffe, welche eine unkonventionelle Möglichkeit im Bereich der chirurgischen Frakturversorgung darstellen, müssen bereits in vitro eine Reihe an klinischen Anforderungen erfüllen. Hinsichtlich entsprechender Prüfverfahren wurde noch keine Normierungsarbeit geleistet, weswegen Ergebnisse verschiedener Arbeiten schwierig vergleichbar sind. Ziel der Arbeit war es daher Prüfverfahren vorzustellen, welche die Besonderheiten des „Werkstoffes Knochen“ berücksichtigen. In diesem Rahmen werden zwei neuartigen Klebstoffsysteme, ein in situKnochenklebstoffe, welche eine unkonventionelle Möglichkeit im Bereich der chirurgischen Frakturversorgung darstellen, müssen bereits in vitro eine Reihe an klinischen Anforderungen erfüllen. Hinsichtlich entsprechender Prüfverfahren wurde noch keine Normierungsarbeit geleistet, weswegen Ergebnisse verschiedener Arbeiten schwierig vergleichbar sind. Ziel der Arbeit war es daher Prüfverfahren vorzustellen, welche die Besonderheiten des „Werkstoffes Knochen“ berücksichtigen. In diesem Rahmen werden zwei neuartigen Klebstoffsysteme, ein in situ härtender Knochenzement aus Trimagnesiumphosphat, Magnesiumoxid und organischer Phytinsäure und ein lichthärtender Knochenklebstoff aus Polyethylenglycoldimethacrylat, NCO-sP(EO-stat-PO), Campherchinon und anorganischen Newberyit-Füllern, vorgestellt. Neben diesen sind drei kommerziell erhältliche 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 komplementären Fügeteilen, sowie Fügeteiloberflächen inspiziert. Makro- und mikroskopische, sowie elektronenmikroskopischen Untersuchung der Bruchflächen auf mikrostrukturelle Besonderheiten und Versagemechanismus wurden angestellt. Die neuartigen Klebstoffsysteme unterliegen zwar den konventionellen Cyanoacrylaten hinsichtlich mechanischer Parameter, weisen aber dennoch adäquate Klebefestigkeiten auf bei zugleich zahlreichen Vorteilen gegenüber konventionellen Systemen im Umgang mit Knochen. Gerade der Magnesiumphosphatzement scheint auf Grund mechanischer Parameter und Vorzügen wie der guten Biokompatibilität und biologischen Abbaubarkeit, Osteoinduktivität, Osteokonduktivität, der einfachen Applizierbarkeit, einem hohen Kosten-Nutzen-Faktor oder dem günstigen Verhalten in wässrigen Milieu vielversprechend.show moreshow less
  • Bone adhesives are an alternative for surgical fracture treatment, which have to meet clinical requirements already in vitro. Concerning testing methods of bone adhesives, there is no standardization, what leads to the fact, that results of authors, who did research to this topic, are hard to compare. The aim of this research was to present testing methods, which consider the characteristics of the “material bone”. In this connection two novel bone adhesive systems are presented. These are first an in situ hardening bone cement consisting ofBone adhesives are an alternative for surgical fracture treatment, which have to meet clinical requirements already in vitro. Concerning testing methods of bone adhesives, there is no standardization, what leads to the fact, that results of authors, who did research to this topic, are hard to compare. The aim of this research was to present testing methods, which consider the characteristics of the “material bone”. In this connection two novel bone adhesive systems are presented. These are first an in situ hardening bone cement consisting of trimagnesium phosphate, magnesium oxide and organic phytic acid and second a photocurable bone adhesive consisting of polyethylene glycol dimethacrylate, NCO-sP(EO-stat-PO), camphorquinone and a mineral ceramic newberyite-filler. Besides these two novel adhesive systems, three commercialized adhesives are examined. These are on the one hand Histoacryl® and TruGlue® tissue adhesives, two adhesives based on cyanoacrylate with a different size of the alkyl side chain, on the other hand Bioglue®, a tissue adhesive based on albumin and glutaraldehyde. In the case of these adhesives shear strength and tensile bonding strength, as well as the influence of factors like the physiological aging of the adhesive, the variation of the width of the bonded joint, the variation of the complementary adherend or the adherend surface, were investigated. Macro- and microscopic analysis as well as scanning electron microscope analysis of the area of fracture was executed to determine microstructural characteristics and the mechanism of failure. Indeed, the novel bonding systems succumb to the conventional cyanoacrylates concerning mechanical parameters, but nevertheless they exhibit adequate bonding strength for a clinical use. Additionally, they have numerous advantages when it comes to the “material bone” in contrast to conventional adhesives. Especially the magnesium phosphate cement seems to be promising due to its good biocompatibility, biological degradation, osteoinductivity, osteoconductivity, the simple application, an economic cost-benefit-ratio and its favorable performance under wet conditions.show moreshow less
Metadaten
Author: Tobias Renner
URN:urn:nbn:de:bvb:20-opus-161546
Document Type:Doctoral Thesis
Granting Institution:Universität Würzburg, Medizinische Fakultät
Faculties:Medizinische Fakultät / Abteilung für Funktionswerkstoffe der Medizin und der Zahnheilkunde
Referee:Prof. Dr. U. Gbureck, Prof. Dr. Dr. A. C. Kübler
Date of final exam:2018/04/30
Language:German
Year of Completion:2018
Schriftenreihe:X 127794
Dewey Decimal Classification:6 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / 61 Medizin und Gesundheit / 610 Medizin und Gesundheit
GND Keyword:bone; cement; adhesive; testing
Tag:Knochenkleber; Knochenzement
bone adhesive; bone cement; testing methods
Release Date:2018/07/30
Licence (German):License LogoDeutsches Urheberrecht