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A novel one-pot process for near-net-shape fabrication of open-porous resorbable hydroxyapatite/protein composites and in vivo assessment

Müller, Berit und Koch, Dietmar und Lutz, Rainer und Schlegel, Karl und Treccani, Laura und Rezwan, Kurosch (2014) A novel one-pot process for near-net-shape fabrication of open-porous resorbable hydroxyapatite/protein composites and in vivo assessment. Materials Science and Engineering C: Materials for Biological Applications, 42, Seiten 137-145. Elsevier. doi: 10.1016/j.msec.2014.05.017. ISSN 0928-4931.

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Offizielle URL: http://dx.doi.org/10.1016/j.msec.2014.05.017

Kurzfassung

Herein, we present a novel, freeze gelation-based one-pot process to directly incorporate active biorelevant compounds, such as proteins, during scaffold processing. The presented method is suitable to fabricate biocompatible, near-net, complex-shaped scaffolds with tunable porosity, degradability, and handling stability. In particular, the direct protein incorporation enabled a simultaneous adjustment and control of scaffold microstructure, porosity and enhancement of initial mechanical stability and resorbability. Two model proteins, serum albumin and lysozyme, are selected and their effect on scaffold stability and microstructure investigated by biaxial strength tests, electron microscopy, and mercury intrusion porosimetry. The resulting hydroxyapatite/protein composites feature adjustable porosities from 50 % to 70 % and a mechanical strength ranging from 2 to 6 MPa comparable to that of human spongiosa without sintering. Scaffold degradation behaviour and protein release are assessed by in vitro studies. A preliminary in vivo assessment of scaffold biocompatibility and resorption behaviour in adult domestic pigs is discussed. After implantation, composites are resorbed up to 50 % after only 4 weeks and up to 65 % after 8 weeks. In addition, 14 % new bone formation after 4 weeks and 37 % after 8 weeks are detected. All these investigations demonstrate the outstanding suitability of the one-pot-process to create, in a customisable and reliable way, biocompatible scaffolds with sufficient mechanical strength for handling and surgical insertion, and for potential use as biodegradable bone substitutes and versatile platform for local drug delivery.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/93489/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:A novel one-pot process for near-net-shape fabrication of open-porous resorbable hydroxyapatite/protein composites and in vivo assessment
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Müller, BeritUniversität BremenNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Koch, Dietmardietmar.koch (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Lutz, RainerUniversität ErlangenNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Schlegel, KarlUniversität ErlangenNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Treccani, LauraUniversität BremenNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Rezwan, KuroschUniversität BremenNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2014
Erschienen in:Materials Science and Engineering C: Materials for Biological Applications
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:42
DOI:10.1016/j.msec.2014.05.017
Seitenbereich:Seiten 137-145
Verlag:Elsevier
ISSN:0928-4931
Status:veröffentlicht
Stichwörter:biomimetic material, bioresorption, bone graft, hydroxyapatite composite, porosity, protein
HGF - Forschungsbereich:keine Zuordnung
HGF - Programm:keine Zuordnung
HGF - Programmthema:keine Zuordnung
DLR - Schwerpunkt:keine Zuordnung
DLR - Forschungsgebiet:keine Zuordnung
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):keine Zuordnung
Standort: Stuttgart
Institute & Einrichtungen:Institut für Bauweisen und Strukturtechnologie > Keramische Verbundstrukturen
Hinterlegt von: Koch, Dietmar
Hinterlegt am:22 Dez 2014 16:17
Letzte Änderung:08 Mär 2018 18:37

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