Calciumphosphate : Synthese, Reaktionen in wässrigen Medien und Charakterisierung von Oberflächen und Grenzflächen

摘要

Calciumphosphate besitzen chemisch, strukturell und funktional nahezu identische Eigenschaften mit Knochen und Zähnen. Biomaterialien auf Basis dieser Verbindungen sind daher wichtige Komponenten für die Defektheilung in der mineralisierten Hartsubstanz des Menschen. Die Entwicklung von anwendungsorientierten und optimierten implantierbaren Biomaterialien (z.B. Bindemittel, Keramiken und Komposite) im System CaO-P2O5-H2O ist von herausragender Bedeutung. Detaillierte Kenntnisse über die ablaufenden chemischen Prozesse innerhalb der beteiligten komplexen Systeme können in erheblichem Maße zum Verständnis von Biomineralisationsvorgängen beitragen. Mechanismen auf Grund der Reaktion von Calciumphosphaten mit wässrigen Lösungen, insbesondere an Oberflächen und Grenzflächen, sowie die dabei entstehenden Produkte sind jedoch bisher weitgehend unbekannt. Die Erforschung dieser Prozesse und ihrer Auswirkungen auf die Materialien besitzt daher große Bedeutung.Die vorliegende Arbeit umfasst bezüglich dieser Problematik drei Hauptaspekte. Erstens das Verständnis struktureller Gemeinsamkeiten zwischen den Calciumphosphaten, insbesondere hinsichtlich Hydroxylapatit. Zweitens die phasenreine Synthese der relevanten Calciumphosphate. Drittens und dies ist das primäre Ziel dieser Arbeit, die Aufklärung und Charakterisierung der Materialoberflächen und Grenzflächen in Folge der Reaktion mit wässrigen Lösungen. In diesem Kontext wurden darüber hinaus anwendungsbezogen die Verbundeigenschaften zwischen einem Calciumphosphat Bindemittel und dem anorganischen Anteil des Knochens analysiert. Die vorliegende Arbeit beinhaltet die Analyse von Auswirkungen auf Grund von Lösungsvorgängen, Keimbildung, Kristallisation und Phasenumwandlung, sowie die Charakterisierung der Grenzflächen hinsichtlich der auftretenden Materialeigenschaften. Die Untersuchungen wurden insbesondere unter Verwendung von hochauflösenden mikro- und nanoskopischen Techniken (z.B. Rastersondenmikroskopie) und der Rietveld Methode durchgeführt.Die vorliegenden Ergebnisse besitzen Relevanz für die zielgerichtete Entwicklung von Calciumphosphat Biomaterialien und tragen außerdem zum Verständnis von Prozessen bei, die im biologischen System Einfluss auf die Biokompatibilität haben können.