Porosität
1. Knochengewebe als Vorbild – Nachbildung der anorganischen Mineralphase in modernen Materialien
Knochengewebe weist ein herausragendes Potential zur Regeneration auf. Um das Regenerationspotential zu nutzen, müssen jedoch zwei Voraussetzungen erfüllt sein:
- eine ausreichende Blutversorgung sowie
- die mechanische Unterstützung des neugebildeten Knochens durch eine Matrix
(zur Übersicht siehe BOSSHARDT & SCHENK, 2010).
Die anorganische Phase der Knochengrundsubstanz besteht aus Mineralien, die im knöchernen Gewebe als Apatit-Kristalle vorkommen. Calcium-Phosphat-(CaPO)-Verbindungen stellen den größten Anteil der Mineralphase des Knochens dar. Des Weiteren sind Calcium-Karbonat, Magnesium-Phosphat und Calcium-Fluorid enthalten (KOLK et al., 2012).
Hydroxylapatit (HA) ist eine der häufigsten CaPO-Verbindungen im Knochenmineral. Die nadelförmigen Kristalle werden innerhalb und außerhalb der Kollagenfasern in der organischen Knochenphase eingelagert und bewirken so die Härte und Druckfestigkeit des Knochens (KOLK et al., 2012), während die kollagenen Bestandteile der Zugfestigkeit und Flexibiliät dienen.
Alloplastische Keramiken sind als Knochenersatzmaterialien dank ihrer exzellenten Biokompatibilität zu einer sicheren Alternative zu autologen oder allogenen sowie xenogenen Knochenersatzmaterialien geworden. In der rekonstruktiven Medizin finden sie seit den 1970er Jahren Verwendung in der Oralchirurgie, Mund-Kiefer-Gesichtschirurgie und Orthopädie (KOLK et al., 2012; JENSEN et al., 2009; BRANDOFF et al., 2008; HORCH et al., 2006; BOHNER 2000; McANDREW et al., 1988).
Synthetische CaPO-Verbindungen wie HA und ß-Tricalciumphosphat (ß-TCP) sind aufgrund ihrer großen Ähnlichkeit zu den Mineralien der anorganischen Knochenmineralphase intensiv untersucht worden (JENSEN et al., 2007; BOHNER, 2000). Im Allgemeinen werden alloplastische Materialien aus HA als nicht resorbierbar oder sehr langsam resorbierbar eingestuft, wohingegen für ß-TCP eine schnellere Resorptionsrate angenommen wird (JENSEN et al., 2007; JENSEN et al., 2006; KIM et al., 2000; BUSER et al., 1998). Der Term „bi-phasisches CaPO“ wird verwendet, um Materialien zu beschreiben, die aus einer Mixtur zweier unterschiedlicher CaPO-Verbindungen bestehen (JENSEN et al., 2007; NERY et al., 1992). Dabei kommen nicht verschiedene Granulate nebeneinander zur Anwendung, sondern die Materialien werden im Sinne der Biphasizität auf Kristallebene miteinander kombiniert. Unter Verwendung moderner Herstellungsprozesse können die Materialeigenschaften von HA und ß-TCP zu einem bioaktiven und bio-degradierbaren Material kombiniert werden (CAROLINE VICTORIA & GNANAM, 2002; PETROV et al. 2001).