Charakterisierung der Oberflächenmorphologie von Knochenersatzmaterialien mittels REM

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ZZI 03/2000, 151-9

Charakterisierung der Oberflächenmorphologie von Knochenersatzmaterialien mittels REM

G. Weibrich, H. Götz, S. H. Gnoth ; R. Trettin, H. Duschner, W Wagner

Zusammenfassung:
Die Form and die Oberflächenmorphologie von Calciumphosphatgranulaten beeinflussen deren Eigenschaften als Knochenersatzmaterial. Daher wurden Form and Oberflächenmorphologie von klinisch verfügbaren Knochenersatzmaterialien auf Calciumphosphatbasis (Hydroxylapatite, Tricalciumphosphate and Biogläser) untersucht. Die rasterelektronenmikroskopische Untersuchung erfolgte in einem VP-SEM ohne Bedampfung bei 40, 100, 1000 und 3000facher Vergrößerung. Diese zeigte runde, ovale und vielkantig-bizarr geformte Granulate mit homogener oder heterogener Oberfächenmorphologie. Höhere Vergrößerungen ließen 5 Grade der Oberflächenrauhigkeit sinnvoll erscheinen. Die Granulatform sowie das Vorhandensein von Makroporen beeinflusst wesentlich die Größe des interpartikulären Raumes. Dies sind relevante Faktoren für die osteokonduktiven Eigenschaften der Knochenersatzmaterialien. Eine Bedeutung der Mikroporen bzw. der Oberflächenmikrorauhigkeit ist nicht hinsichtlich der Osteokonduktivitüt, sondern bezüglich der chemischen Löslichkeit and somit des Degradationsverhaltens des Knochenersatzmaterials zu vermuten. Bei Auswahl eines Knochenersatzmaterials auf Calciumphosphatbasis sollte auch die Granulatgrundform sowie die Oberflächenmorphologie Beachtung finden. Zum Ersatz größerer knöcherner Defekte eignen sich vielkantige, nahezu bizarr geformte Materialien mit hohem Anteil an Makroporen and somit entsprechend großer Oberflächenrauhigkeit, da für diese Indikation eine hohe Osteokonduktivität zu fordern ist. Bei kleineren Defekten imparodontalen Bereich mit einem höheren Kontaminationsrisiko erscheinen kugelähnlich geformte Granulate mit fehlender Makropositüt (zur Reduktion von Bakteriennischen) sinnvoll.

SEM surface analysis of bone regeneration materials

Summary:
The particle shape and surface roughness has an effect on the properties of calcium phosphate granules as bone regeneration materials. The purpose of this study was to analyze the shape and surface homogeneity of various clinically available calcium phosphate bone regeneration materials (hydroxy apatites, tricalcium phosphates and bioglasses). SEM analysis was done without prior preparation of the specimens, and different magnification .factors (40/100/1000/3000 x) were used. The results showed spherical, spheriodal, and bizarreparticle shapes with a homogeneous or heterogeneous surface structure. At higher magnification, five different grades of surface homogeneity could be differentiated. Particle shape and presence of macropores are the main determinants of the resulting space between the calcium phosphate granules. These factors are important,for the resulting osteoconductivity of the bone regeneration material. The micropores and the surface microroughness are assumed to influence the degradation characteristics rather than osteoconductivity. The shape of the granules and the surface structure are important criteria for the selection of a calcium phosphate bone regeneration material. For the repair of large bony defects, materials with bizarre particle shapes and a high proportion of macropores are needed. The use of materials with spherical particles and a minimal proportion of macropores can be recommended, for minor bone defects in the periodontal area, where there is a greater risk for bacterial contamination.


(Stand: 01.03.2000)

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