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Projektdarstellungen auf der Webseite

Jedes von der Gebert Rüf Stiftung geförderte Projekt wird mit einer Webdarstellung zugänglich gemacht, die über die Kerndaten des Projektes informiert. Mit dieser öffentlichen Darstellung publiziert die Stiftung die erzielten Förderresultate und leistet einen Beitrag zur Kommunikation von Wissenschaft in die Gesellschaft.

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Knochenersatzstoffe basierend auf nanometrischen Calcium Phosphat Partikeln

Redaktion

Für den Inhalt der Angaben zeichnet die Projektleitung verantwortlich.

Kooperation

Diese Rubrik wird erst seit 2010 erfasst.

Projektdaten

  • Projekt-Nr: GRS-048/04 
  • Förderbeitrag: CHF 400'000 
  • Bewilligung: 02.02.2005 
  • Dauer: 04.2005 - 05.2008 
  • Handlungsfeld:  Pilotprojekte, 1998 - 2018

Projektleitung

Projektbeschreibung

Obwohl seit Mitte der 1980er Jahre die Vorzüge bioaktiver Implantatmaterialen erkannt wurden, werden heute die in der Orthopädie gängigen biokompatiblen und resorbierbaren Knochenersatzstoffe immer noch über Ausfällung und Kalzinieren hergestellt. Seit letztem Jahr ist es in unserem Labor möglich, komplexe Salze wie Calcium Phosphate (Knochenmineral) mittels Flammen-Spray-Synthese herzustellen. Diese ultrafeinen Nano-Pulver werden nun als Ausgangsmaterial für die Entwicklung neuer Knochenersatzstoffe mit neuartigen Eigenschaften dienen. Ziel ist die Entwicklung eines Prototyps für den Einsatz im Mensch, nach einer kompletten physikalisch-chemischen Charakterisierung der Ausgangspulver, Biokompatibilitäts-, Degradations- und Biomechaniktests.

Was ist das Besondere an diesem Projekt?

Dieses Projekt ist ein Brückenschlag von der Grundlagenforschung zur angewandten Medizin und vertieft die Zusammenarbeit der beiden Zürcher Hochschulen.

Stand/Resultate

Die reproduzierbare Herstellung von Calcium Phosphat Nanopartikeln durch Flammensynthese im Pilotreaktor erlaubt neue Entwicklungen und Anwendungen dieser faszinierenden Biomaterialien. Chemische Reinheit der Materialien (ASTM F1088-04a) und Biokompatibilität (ISO 10993) wurden in externen Labors überprüft. Die Forschung resultierte in den folgenden drei konkreten und neuartigen Biomaterialien basierend auf Nanopartikel:
Knochen-Zement. Die massiv höhere Reaktivität unserer Nano-Knochenzemente im Vergleich zu heute marktüblichen Materialien und eine minimal-invasive Anwendung bringen Vorteile. Die Eigenschaften des neuen Zements werden in einem Tiermodell getestet.
Biogläser. Eine intensive Zusammenarbeit mit Zahnärzten am Zentrum für Zahn-, Mund- und Kieferheilkunde des Universitätsspitals Zürich demonstrierte die erfolgreiche Anwendung dieses Nanomaterials in der Zahnmedizin.
Knochenwolle. Innerhalb unserer Zusammenarbeit mit Forschern aus der Polymerwissenschaft, der Pharmazie und mehreren medizinischen Gruppen wurde ein enorm einfach anwendbares, watteähnliches Knochenersatz-Material entwickelt. Die Begeisterung der Chirurgen für dieses Material ermöglichte eine erste Tierstudie mit einem Defektmodell im Hasen.


Publikationen

S. K. Misra, D. Mohn, T. J. Brunner, W. J. Stark, S. E. Philip, I. Roy, V. Salih, J. C. Knowles, A. R. Boccaccini, Comparison of nanoscale and microscale bioactive glass on the properties of P(3HB)/Bioglass® composites, Biomaterials, 29(12), 1750-61 (2008).
M. Bohner, T.J. Brunner, W.J. Stark, Controlling the reactivity of calcium phosphate cements, Key Eng. Mater., 361-363, 295-8, (2008).
M. Maciejewski, T.J. Brunner, S.F. Loher, W.J. Stark, A. Baiker, Phase transitions of amorphous calcium phosphates with different Ca/P ratios, Thermochim. Acta, 468(1-2),75-80 (2008).
S.C. Halim, T.J. Brunner, R.N. Grass, M. Bohner, W.J. Stark, Preparation of an ultra fast binding cement from calcium silicate-based mixed oxide nanoparticles, Nanotechnology, 18, 395701 (2007).
T.J. Brunner, R.N. Grass, M. Bohner, W.J. Stark, Effect of particle size, crystal phase and crystallinity on the reactivity of tricalcium phosphate cements for bone reconstruction, J. Mater. Chem., 17, 4072-8 (2007).
N. Link, T.J. Brunner, I.A.J. Dreesen, W.J. Stark, M. Fussenegger, Inorganic nanoparticles for transfection of mammalian cells and removal of viruses from aqueous solutions, Biotechnol. Bioeng., 98(5), 1083-93 (2007).
M. Vollenweider, T.J. Brunner, S. Knecht, R.N.Grass, M. Zehnder, T. Imfeld, W.J. Stark, Remineralization of Human Dentin Using Ultrafine Bioactive Glass Particles, Acta Biomater., 3 (6), 936-43 (2007).
O.D. Schneider, S.Loher, T.J. Brunner, L. Uebersax, M. Simonet, R.N. Grass, H.P. Merkle, W.J. Stark, Cotton wool-like nanocomposite biomaterials: In vitro bioactivity and osteogenic differentiation of human mesenchymal stem cells, J. Biomed. Mat. Res., 83B(2), 400-7 (2007).
M. Marending, H. U. Luder, T.J. Brunner, S. Knecht, W. J. Stark, M. Zehnder, Effect of sodium hypochlorite on human root dentine – mechanical, chemical and structural evaluation, , Int. Endod. J., 40 (10), 786-93 (2007).
T. Waltimo, T.J. Brunner, W.J. Stark, M. Vollenweider, M. Zehnder, Antimicrobial Effect of Nanometric Bioactive Glass 45S5, J. Dent. Res., 86(8), 754-7 (2007).
N. Osterwalder, S. Loher, R.N. Grass, T.J. Brunner, L.K. Limbach, S.C. Halim, W.J. Stark, Preparation of nano-gypsum from anhydrite nanoparticles: Strongly increased Vickers hardness and formation of calcium sulfate nano-needles, J. Nanopart. Res., 9, 275-81 (2007).
T.J. Brunner, M. Bohner, C. Dora, C. Gerber, W.J. Stark, Highly reactive apatitic calcium phosphate cements based on amorphous tricalcium phosphate nanoparticles, J. Biomed. Mat. Res., 83B(2), 400-7, (2007).
S. Loher, V. Reboul, T.J. Brunner, M. Simonet, C. Dora, P. Neuenschwander W.J. Stark, Improved degradation and bioactivity of amorphous aerosol derived tricalcium phosphate nanoparticles in poly(lactide-co-glycolide), Nanotechnology, 17(8), 2054-61 (2006).
T.J. Brunner, R.N. Grass, W.J. Stark, Glass and Bioglass Nanopowders by Flame Synthesis, Chem. Commun., 13, 1384-6 (2006).
T.J. Brunner, P. Wick, P. Manser, P. Spohn, R.N. Grass, L.K. Limbach, A. Bruinink, W.J. Stark, In vitro cytotoxicity of oxide nanoparticles: Comparison to asbestos, silica and the effect of particle solubility, Environ. Sci. Technol., 40 (14), 4374-81 (2006).
S. Loher, W.J. Stark, M. Maciejewski, A. Baiker, S.E. Pratsinis, D. Reichardt, F. Maspero, D. Günther, Fluoro-apatite and calcium phosphate nanoparticles by flame synthesis, Chem. Mater., 17 (1), 36-42 (2005).

Medienecho

„Herr Stark ist unter Strom“, Limmattaler Tagblatt, 15.8.2007

Links

Am Projekt beteiligte Personen

Letzte Aktualisierung dieser Projektdarstellung  22.09.2020