Bioaktive Gläser werden erfolgreich klinisch zur Knochenregeneration eingesetzt, und ihre Reaktivität in Kontakt mit Wasser ist eine ihrer Schlüsseleigenschaften. In Kontakt mit wässrigen Lösungen zeigen bioaktive Gläser schnell ablaufende Korrosionsprozesse; dabei werden Ionen an das wässrige Medium abgegeben und verschiedene Oberflächenschichten bilden sich aus. Bei der Reaktion mit wässrigen Medien steigt außerdem der umgebende pHWert, was u.a. für antimikrobielle Eigenschaften der Gläser sorgt. Das Wissen darüber, wie diese Gläser sich jedoch auflösen und wie dieses Lösungsverhalten von ihrer Zusammensetzung und besonders ihrer Struktur abhängt, ist jedoch noch immer sehr begrenzt. Dies gründet in der Art des Auflösevorganges, der sich von dem klassischer, chemisch stabiler Silicatgläser unterscheidet. Die antimikrobiellen Eigenschaften verschiedener Biomaterialien werden aktuell in einem DFG-Graduiertenkolleg an der FSU Jena untersucht (RTG 2723, Materials-Microbes-Microenvironments). Im Rahmen dieses Graduiertenkollegs untersuchen wir auch die Mechanismen der Reaktionen zwischen bioaktiven Gläsern und Wasser, wobei zwei neue Methoden eingesetzt wurden. Das Auflösungsverhalten der Gläser wurde unter sehr verdünnten und konstanten Bedingungen (37°C, pH 7,45) untersucht, um Lösungsrückkopplung oder Ausfällung von Sekundärphasen zu verhindern. Die Auflösungsrate des Glases wurde anhand der Stufenhöhe zwischen einer flachen Oberfläche nach dem Auflösen und Löslichkeit bioaktiver Gläser Anorganische Gläser werden erfolgreich im biomedizinischen Bereich eingesetzt, insbesondere abbaubare Gläser haben Anwendungen in der Gewebezüchtung, der Knochenregeneration und der Remineralisierung von Zähnen gefunden. Am häufigsten werden Silicatgläser verwendet, aber auch Phosphat- und Boratgläser ziehen aufgrund ihrer besonderen Eigenschaften, die sich von denen der Silicat-Biogläser unterscheiden, immer Neues Fachbuch zu bioaktiven Phosphat- und Boratgläsern einer geschützten, unbehandelten Oberfläche bestimmt. Diese Methode folgt einem kürzlich veröffentlichten ASTM-Standard (Standard Test Method for Measurement of Glass Dissolution Rate Using Stirred Dilute Reactor Conditions on Monolithic Samples, ASTM C1926-23). In Kooperation mit der AG Prof. Thorsten Geisler-Wierwille (Universität Bonn) führt die RTG-Doktorandin Zhaorui Jin außerdem in situ-Untersuchungen der Glaskorrosion mittels Ramanmikroskopie durch. Diese Löslichkeitsstudien werden mit strukturellen Untersuchungen der Glasstruktur kombiniert. Ein genaues Verständnis davon, wie die Glasstruktur auf molekularer Ebene mit der makroskopischen Löslichkeit zusammenhängt ist Voraussetzung, um das Lösungsverhalten der Gläser möglichst präzise vorherzusagen und über die Glaszusammensetzung einstellen zu können. Somit kann ein verbessertes Verständnis des Löslichkeitsmechanismus dazu beitragen, neue Wege zum strukturchemischen Design optimierter Gläser abzuleiten. [2] Nowotnick A., Zhongqian X., Jin Z., Khalatbarizamanpoor S., Brauer D. S., Löffler B., Jandt K. (2024): Antimicrobial biomaterials based on physical and physicochemical action. Advanced Healthcare Materials, doi: 10.1002/adhm.202402001. mehr Interesse auf sich und eröffnen potenzielle Wege für neue therapeutische Anwendungen. Dieses Buch bietet eine grundlegende Diskussion der atomaren Struktur und physikalisch-chemischen Eigenschaften von Phosphat- und Boratgläsern, und beleuchtet zusätzlich ihre aktuellen und potenziellen zukünftigen Anwendungen. [3] Obata A., Brauer D. S., Kasuga T. (2022): Phosphate and Borate Bioactive Glasses. The Royal Society of Chemistry, doi: 10.1039/9781839164750. FORSCHUNG — 135 Abb. 2. Löslichkeitsbedingter Rückgang der Glasoberfläche untersucht mittels (1) Interferometrie und (2) in situ RamanMapping. Grafiken: AG Brauer
RkJQdWJsaXNoZXIy OTI3Njg=