C. Schiller

Carbonated calcium phosphates are suitable pH-stabilising fillers for biodegradable polyesters

Carbonated amorphous calcium phosphates were prepared with different carbonate content. Their ability to neutralise acidity was probed by time-resolved titration experiments with lactic acid, the monomer that results from degradation of polylactide. The results show that although calcium phosphate as such can reduce acidity, their buffering range lies at a pH of about 4, i.e. outside the physiological range. This is not related to the rate of dissolution. Carbonated calcium phosphates as well as calcium carbonate (calcite) alone are able to keep the pH around 7.4. Consequently, carbonated calcium phosphates are suitable basic filler materials as they are able to compensate acidity, and to buffer within the physiological pH-range.

Alternative Knochenersatzmaterialien zur präoperativen Fertigung individueller CAD/CAM-Schädelimplantate

Hintergrund. Die Verfahrenskette zur präoperativen Fertigung individueller CAD/CAM-Schädelimplantate ist auf den Werkstoff Titan zugeschnitten und optimiert, erlaubt jedoch grundsätzlich auch die Verarbeitung anderer Materialien. Verarbeitung anderer Materialien. Der Einsatz von Poly-(D,L-lactid) (PDLLA) als Implantatwerkstoff für individuelle Schädelimplantate wurde an einem adulten, formalinfixierten Schafkopf untersucht. Zum einzeitigen operativen Vorgehen wurde neben einem herkömmlichen Titanimplantat eine korrespondierende Sägeschablone aus Aluminium geplant und mittels computergesteuerter Fräsmaschine gefertigt. Die Herstellung einer Hohlform aus Teflon zur Fertigung eines PDLLA-Implantats mit dem CO2-Begasungsverfahren für denselben Defekt erlaubte die kritische Gegenüberstellung beider Implantatwerkstoffe. Dabei zeigte sich bezüglich Passgenauigkeit und Praktikabilität bei der Herstellung die grundsätzlich problemlose Verarbeitung des PDLLA bei Überlegenheit des Titans in Bezug auf die erreichte Präzision. Diskussion. Zielsetzung gegenwärtiger Forschungsvorhaben ist die Herstellung eines gradierten Werkstoffs aus Polylactid, Polyglycolid, Calciumphosphat und ggf. osteoinduktiven Proteinen in Verbindung mit der individuellen Formgebung durch die oben beschriebene Verfahrenskette, da die hohen Anforderungen an einen idealen Implantatwerkstoff von einem Werkstoff allein nicht erbracht werden können. Background. The preoperative manufacturing of individual skull implants using computer aided design (CAD) and computer aided manufacturing (CAM) is based on the use of titanium, although the use of other materials is also potentially possible. The use of other materials. The use of poly(D,L-lactide) (PDLLA) as an implant material was investigated using an adult, formalin fixed sheeps head with a complex frontolateral defect. A standard individual titanium implant as well as a resection template made of aluminium were milled in order to allow bone resection and reconstruction within one operation. A mould was made of Teflon for the fabrication of the PDLLA implant using carbon dioxide at high pressure. This procedure allowed a critical comparison to be made of both implant materials and showed that the production of a biodegradable PDLLA implant is possible. At present the titanium implant is superior to the PDLLA implant, as PDLLA settled with slightly larger dimensions than the mould, although the structure itself was exact. Discussion. The goal of the present research is the fabrication of a functionally graded material made of polylactide, polyglycolide, calcium phosphate and osteoinductive proteins using existing technology, which will meet all of the requirements for stability, resorption kinetics, biocompatibility, radiotranslucence and osteogenic potency of an ideal implant material.

FORMGEBUNG DEGRADIERBARER WERKSTOFFE MIT HILFE DER VERFAHRENSKETTE ZUR FERTIGUNG INDIVIDUELLER CAD/CAM-IMPLANTATE

Die an der Ruhr-Universität Bochum entwickelte Verfahrenskette zur präoperativen Herstellung individueller Schädclimplantatc basiert auf Computertomographie (CT)-Daten des Patienten und bedient sich Computer Aided Design (CAD) und Computer Aided Manufacturing (CAM) [1,2, 3]. Dabei ist die Verfahrenskctte auf den Werkstoff Titan zugeschnitten und optimiert, erlaubt jedoch grundsätzlich auch die Verarbeitung anderer Materialien durch Fräsen oder in einer Hohlform [4]. Biodegradierbare Werkstoffe wie Polymere sind diesbezüglich von besonderem Interesse, da sie als Trägersubstanz für osteoinduktive Proteine eine Knochcnncubildung bei gleichzeitiger Degradation es Carriers ermöglichen [5, 6, 7].

EIN GRADIERTER KOMPOSITWERKSTOFF FÜR DEN EINSATZ IM BEREICH DES HIRN- UND GESICHTSSCHÄDELS

For the reconstruction of complex skull defects with individual prefabricated CAD/CAM-implants titanium is well established as bone substitution material. The aim of our studies was to optimize a composite material from polyesters and calcium phosphate. Therefore two different operating procedures (hot pressing and gas-flushing) were combined. As a result the graded composition and porosity of the implants allow a spatial guided degradation progress and cell ingrowth. First biocompatibility tests in vitro with primary human osteoblasts showed a much better pH-characteristic and a better biocompatibility of the composites in comparison with the pure polymers. Degradation experiments in vitro confirmed the different expected degradation rates of the composite materials. As a next step in vivo experiments in ovine skulls are in progress.