Nanokristalline Apatite

Knochen bestehen chemisch betrachtet zu 60-65 Ma% aus Calciumphosphat, weshalb synthetische Calciumphosphatverbindungen geeignete Knochenersatzmaterialien darstellen. So finden beispielsweise alpha-Tricalciumphosphat (α-TCP), beta-Tricalciumphosphat (ß-TCP) und Hydroxylapatit (HA), sowie Mischungen aus ß-TCP und HA, so genannte biphasische Calciumphosphate (BCP), bereits eine breite Anwendung als Knochenersatzmaterial. Diese Materialien werden in Hochtemperaturfeststoffreaktionen hergestellt, wodurch sich kompakte, hoch-kristalline Strukturen mit Kristallitgrößen von einigen Mikrometern ausbilden. Diese Struktureigenschaften wirken sich jedoch nachteilig auf die Resorption der Materialien im Organismus aus, wobei insbesondere gesinterter HA nahezu keine Resorption durch Osteoklasten und Makrophagen zeigt. In Hinsicht auf die klinische Verwendung als temporäres Knochenersatzmaterial ist es notwendig, dass das eingebrachte Material durch zelluläre Vorgänge resorbiert werden kann, so dass ein Einwachsen von körpereigenem Knochen in die Defektstelle möglich wird.
Ein wesentlicher Fortschritt in der Entwicklung schnell resorbierbarer Calciumphosphat-Knochenersatzmaterialien konnte durch die Herstellung von nanokristallinen Apatiten (Kristallitgrößen kleiner 200 nm) erreicht werden, die in ihrer chemischen Zusammensetzung und Morphologie dem natürlichen Knochenmineral sehr ähnlich sind. Die kleinen Kristallite besitzen sehr hohe Oberflächen/Volumenverhältnisse, wodurch deren Löslichkeit und damit Resorbierbarkeit im Vergleich zu gesintertem HA steigt.

Wir sind in der Lage, nanokristalline HA und nanokristalline carbonierte Hydroxylapatite (CHA) reproduzierbar und in großen Mengen herzustellen. Unser kostengünstiges Verfahren (Fällungsreaktion) ermöglichet durch Variation der Synthesetemperatur und der Reaktionsdauer die Produktion definierter Kristallitgrößen über einen weiten Bereich (zwischen 15-50 x 30-150 nm, Breite x Länge). Durch den zusätzlichen Einbau von Carbonationen in das Hydroxylapatitkristallgittter kann eine weitere Abnahme der Kristallitgrößen und eine Erhöhung der Löslichkeit erreicht werden.
Die Phasenzusammensetzung, Gitterkonstanten und Kristallitgrößen der hergestellten nanokristallinen Verbindungen wird mittels röntgendiffraktometrischer Messungen bestimmt, die weitere Charakterisierung erfolgt eine mittels IR, ICP und TEM.

Ansprechpartner:
Dr. Matthias Schnabelrauch