Magnesiummaterialien wurden bereits vielfältig für ihren Einsatz als resorbierbare medizinische Implantate in der orthopädischen und kardiovaskulären Chirurgie erforscht. Der Hauptvorteil gegenüber konventionell verwendeten Implantatmaterialien ist die einzigartige Kombination aus Biokompatibilität, Resorbierbarkeit und mechanischer Stabilität. Die Medizin der Zukunft wird jedoch eine noch fortschrittlichere Therapie benötigen, um die wachsenden Herausforderungen bei der Knochen- und Geweberegeneration meistern zu können. Magnesiummaterialien der nächsten Generation sollen in der Lage sein, zelluläre Reaktionen auf molekularbiologischer Ebene auszulösen, um das defekte Gewebe aktiv zur Selbstheilung zu stimulieren. Trotz des großen Potenzials von Magnesium als metallisches Implantatmaterial werden bisher hauptsächlich Titanwerkstoffe auf ihr bioaktives Verhalten untersucht. Außerdem ist weitgehend unklar, wie Magnesiumoberflächen gezielt bioaktiviert werden können und wie diese Bioaktivität im Anschluss beurteilt werden kann. Das Ziel dieses Dissertationsprojekts besteht deshalb darin, eine Bioaktivierung von Magnesiummaterialien zu entwickeln, die die Anwendung des Materials in der Implantologie erweitert. Durch gezielte Struktur- und Oberflächenmodifikationen sollen spezifizierte Zustände unterschiedlicher Bioaktivität bei medizinisch relevanten Magnesiumlegierungen eingestellt, untersucht und verglichen werden. Die verschiedenen Modifikationen werden Auswirkungen auf diverse Material- und Oberflächeneigenschaften bedingen. Deswegen wird eine umfangreiche in vitro Charakterisierung der aktivierten Oberflächen und der Gefüge durchgeführt. Neben physikalisch-chemischen Analysen erfordert das interdisziplinäre Forschungsvorhaben zusätzlich Untersuchungen in der Zell- und Mikrobiologie. Um ein genaues Bild der Bioaktivierung von Magnesiummaterialien zusammensetzen zu können, müssen die Korrelationen und Wechselwirkungen der verschiedenen Material- und Oberflächenparameter im Detail analysiert werden. Eine Weiterentwicklung von Teilen der in vitro Methodik kann hierbei erforderlich sein. Zur Erstellung von Vergleichsmodellen zu anderen bioaktiven Materialien, wird Kollagen als bekanntes bioaktives Implantatmaterial hinzugezogen und ein Verbundwerkstoff aus Magnesium und Kollagen entwickelt. Letztlich soll auf der Basis dieses Dissertationsprojekts eine Optimierung vorhandener als auch die Entwicklung neuer Medizinprodukte auf Magnesiumbasis ermöglicht werden.
Bioaktivierung von Magnesiumwerkstoffen
MITGLIED IM KOLLEG
seit
Publikationen
Kloiber, J., Schultheiß, U., Sotelo, L., Sarau, G., Christiansen, S., Gavras, S., Hort, N. und H. Hornberger (2024):
Corrosion behaviour of electropolished magnesium materials, Materials Today Communications, 38, 107983. https://doi.org/10.1016/j.mtcomm.2023.107983
Poster


Kloiber, J., Helmholz, H., Willumeit-Römer, R. und H. Hornberger (2024):
Surface characterization and biocompatibility evaluation of electropolished pure magnesium for biomedical applications, 16th Biometal 2024 Symposium, Krakau, Polen.
Kloiber, J., Polster, A. und H. Hornberger (2023):
In vitro testing of degradation behavior of resorbable barrier membranes, Academy of Dental Materials (ADM) Conference 2023, San Diego, USA.
Auszeichnungen und Stipendien
HAW-Promotionsstipendium der Landeskonferenz der Frauen- und Gleichstellungsbeauftragten an bayerischen Hochschulen (LaKoF Bayern)