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Calciumphosphat und biodegradierbare Polymere als Kompositmaterialien für Wirkstofftransport und Knochenersatz

Dördelmann, Gregor

In dieser Arbeit werden Kompositmaterialien aus Calciumphosphat und biodegradierbaren Polymeren für zwei verschiedene Anwendungsbereiche vorgestellt. Der erste Teil befasst sich mit der Synthese und kolloidchemischen Charakterisierung von Calciumphosphat-PLGA-Nanopartikeln als Wirkstoffträgersystem für Nukleinsäuren und Proteine. Dabei werden neben der Verkapselungseffizienz auch die biologische Wirksamkeit der Nanopartikel in Zellkulturexperimenten untersucht. Es zeigte sich, dass durch den Zusatz von Calciumphosphat-Nanopartikeln die Verkapselungseffizienz für Proteine und Nukleinsäuren um den Faktor drei bis zehn gegenüber reinen PLGA-Nanopartikeln erhöht werden konnte. Zudem konnte gezeigt werden, dass Nanopartikel mit einer positiven Oberflächenladung besser von HeLa-Zellen aufgenommen werden, den endosomalen und lysosomalen Kompartimenten entkommen können und zudem deutlich bessere Genstummschaltungseffizienzen zeigen als anionische Nanopartikel. Der zweite Teil befasst sich mit der Entwicklung von Polylactid-Keramik-Mikrokompositpartikeln für die generative Fertigung von Knochenersatzmaterialien. Dabei werden insbesondere die Keramikpartikelverteilung innerhalb der Mikrokompositpartikel und die Eignung des resultierenden Pulvers für den selektiven Lasersinterprozess diskutiert. Es konnte zudem gezeigt werden, dass die E-Moduln der gefertigten Werkstücke im Größenbereich von kompaktem Knochen liegen. Zellkulturexperimente zeigten, dass die Zelldichte von Osteoblasten auf der Oberfläche von den Werkstücken durch den Zusatz von Calciumphosphat- und Calciumcarbonat-Nanopartikeln im Vergleich zu reinen Polymer-Werkstücken stark erhöht werden kann. Degradationsuntersuchungen zeigten abschließend, dass Calciumcarbonat die saure Degradation des Polylactids abpuffert.

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Dördelmann, Gregor: Calciumphosphat und biodegradierbare Polymere als Kompositmaterialien für Wirkstofftransport und Knochenersatz. 2015.

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