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Die angefertigte Abhandlung besteht aus zwei aufeinanderfolgenden Teilversuchen zur Mobilität des therapeutischen Agens Sr2+ aus Knochenersatzmaterial (Calciumphosphatzement) in den trabekulären Knochen gesunder vs. osteoporotischer Rattenfemora. Die Verwendung von Knochenersatzmaterial bei Osteoporose nimmt in unserer alternden Gesellschaft eine stetig größer werdende Rolle ein. Für die Freisetzung des Wirkstoffes Sr2+ in Nährmedium konnte anhand des Modells von Korsmeyer und Peppas eine Freisetzungskonstante von 1,91±0,96·10-7 mol/cm2/h0,32 (addierter Fehler: 0,69·10-7 mol/cm2/h0,32) ermittelt werden. Die darauffolgende Diffusion von Sr2+ in den trabekulären Knochen konnte mittels ToF- SIMS aufgezeichnet werden. Es ergab sich ein Diffusionskoeffizient im osteoporotischen Knochen von 1,37.10-10 cm2/s (addierter Fehler: 3,91·10-11 cm2/s, Standardabweichung: 9,9·10-11) und gesunden von 1,39.10-12 cm2/s (addierter Fehler: 5,69·10-13 cm2/s, Standardabweichung: 1,69·10-12). Somit zeigte sich eine schnellere Diffusion von Sr2+ in den osteoporotischen Knochen im Vergleich zum Gesunden (Rohnke et al. 2017). Diese Ergebnisse korrelieren mit TEM-Messungen. Hier zeigte sich im osteoporotischen Knochen eine ungeordnetere Struktur mit kürzeren Kollagenfibrillen, wodurch eine schnellere Diffusion erklärbar ist. Kern et al. konnten für die Diffusion im kortikalen Knochen keinen signifikanten Unterschied vom osteoporotischen gegenüber dem gesunden Knochen feststellen (Kern et al. 2019). Yoon et al zeigten, dass OVX keinen signifikanten Einfluss auf die Knochendichte im kortikalen Knochen hat, im Trabekelsystem allerdings schon (Yoon et al. 2012). Auch diese Erkenntnisse unterstreichen die Ergebnisse der hier dargelegten Arbeit. Für die Zukunft bleiben weitere Versuche zur Komplexität des Knochens und dessen Wirkstoffausbreitung wünschenswert - hoffentlich mit einer Verringerung von Tierversuchen durch den Beitrag dieser Arbeit. Insbesondere könnten durch ermittelte Diffusionskoeffizienten Simulationen zur Mobilität von therapeutischen Agenzien erstellt werden und somit Versuche in vivo, gemäß des 3R Prinzips von Russel und Burch, eingegrenzt werden.

Im Zuge des demografischen Wandels wächst die Anzahl der an Osteoporose erkrankten Patienten an. In der Folge steigt ebenfalls das Risiko für Osteoporose-assoziierte Frakturen an. Dies hat massive Auswirkungen auf die Morbidität, Mortalität und Lebensqualität der Patienten, aber auch auf die Volkswirtschaft. Bisher konnten klinisch positive Effekte einer systemischen Strontiumgabe auf den Gesamtknochenstatus belegt werden. Der nächste Schritt ist nun diese vielversprechenden Resultate durch lokale Applikation in Knochendefekte nutzbar zu machen, wobei eine postive Wirkung auf Osteoblasten und Osteoklasten bereits bestätigt wurde. Ziel dieser tierexperimentellen Arbeit war es, nun am Rattenmodell mit osteoporotischem Knochenstatus anhand eines critical-size Defektes, den Einfluss von Strontium in verschiedenen Knochenersatzmaterialien auf Osteozyten in der direkten Umgebung des Materials zu untersuchen. In 14-Wochen alten weiblichen Sprague-Dawley Ratten wurde einer Osteoporose durch multidefizitäre Diät in Kombination mit einer bilateralen Ovarektomie induziert. Die Implantation der verschiedenen Knochenersatzmaterialien erfolgte in einen standardisierten critical-size Defekt im Bereich der femoralen Metaphyse, welcher zusätzlich mit einer Plattenosteosynthese stabilisiert wurde. 6 Wochen nach der Operation wurden die Ratten euthanasiert und die Femora zur weiteren Analyse entnommen. Es erfolgte die histologische, immunhistochemische und histomorphometrische Auswertung der Proben am Implantat-/Gewebeübergang. Es zeigte sich ein nahezu vollständiger Abbau des Materials in den Gruppen B30, ScB30 und ScB30Sr30, wohingegen in CPC und Sr-CPC noch deutliche Materialrückstände zu finden wa- ren. Beim Vergleich des Bindegewebes im Defektbereich (Region of Interest) zwischen CPC und Sr-CPC konnte signifikant mehr Osteoid und Kollagengewebe im Vergleich zu Knorpelgewebe nachgewiesen werden (p

Due to the fact that strontium (Sr) is not involved in the scope of supervision of drinking water in China, the Sr concentration in public drinking water and its related health risks have been neglected for a long time. In this research, public drinking water samples were collected from 314 cities across the country to reveal the concentration and spatial distribution of Sr in public drinking water. In addition, the Monte Carlo method (a statistical simulation method) was applied to evaluate the Sr intake from drinking water and human health risks among different age groups and different regions. As shown in the results, the Sr was in the concentration range of 0.005–3.11 mg/L with a mean value of 0.360 mg/L. There were significant differences in the Sr concentration in different regions; in general, it was high in the north and low in the south. The Sr intakes of infants, children, teens, and adults from drinking water were 0.273, 0.503, 0.633, and 0.784 mg/day, respectively. There was a significant positive correlation between Sr concentration in drinking water and bone mineral density (BMD) in the elderly. Especially, the correlation coefficients (r) between Sr concentration and the BMD of the elderly whose age fell in the range of 60–70 years were 0.692 (male) and 0.483 (female). In addition, the Sr concentration in drinking water was positively correlated with the incidence of children’s rickets (r = 0.411), while the Ca/Br ratio was negatively correlated with the incidence of children’s rickets (r = − 0.410). According to the health risk assessment, among people of different ages, infants’ hazard index (HI) value was the highest. The mean value and 95th percentile value were 0.066 and 0.247. Non-carcinogenic risk of Sr through drinking water among different people in different regions was less than 1, which meant no significant damage to human health. This study is the first time to systematically investigate Sr in public drinking water across the whole country. More importantly, the conclusions can be applied to risk control and management of public drinking water. Supplementary Information The online version contains supplementary material available at 10.1007/s11356-021-12378-y.

Fragestellung: Osteoporose und osteoporotische Frakturen gehören schon jetzt zu häufigen Krankheitsbildern, sodass neue Behandlungsmöglichkeiten, zum Beispiel durch Knochenersatzmaterialien oder Pharmaka, geschaffen werden müssen. Die Studie soll die Nekrose und Apoptose von humanen[zum vollständigen Text gelangen Sie über die oben angegebene URL], Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie (DKOU 2019)

In der vorliegenden Arbeit wurden zwei neuartige Kompositmaterialien mit unterschiedlichem Strontiumgehalt im osteoporosemimetischen, metaphysären critical-size-defect-Modell als Knochenersatzmaterial am Rattenfemur mit einer Kontrollgruppe verglichen. Die beiden Knochenersatzmaterialien PPGC+S 5:5 III (37 % Sr2+) bzw. PPGC+S 3:7 III (90 % Sr2+) wurden dabei der Leerdefektgruppe gegenübergestellt. 24 weibliche Sprague Dawley Ratten wurden randomisiert den drei Gruppen (A) Leerdefekt (n=8), (B) PPGC+S 5:5 III (n=8) und (C) PPGC+S 3:7 III zugewiesen.Die Osteoporose wurde durch eine Kombination aus einer zwölfwöchigen Mangeldiät (calcium-, Vitamin D3-, und phosphorarm) mit bilateraler Ovarektomie induziert. Die Materialeinbringung erfolgte nach 90 Tagen in einen critical size defect in Form einer keilförmigen Osteotomie im metaphysären Abschnitt des linken Femurs mit vollständiger Kontinutitätsunterbrechung und Stabilisierung mit T-Miniplatten. Die Probengewinnung fand nach Euthanasie sechs Wochen post operationem statt.Für die Auswertung wurden zwei etablierte histochemische Färbungen, nach Movat bzw. von Kossa/ van Gieson und zwei enzymhistochemische Färbungen, ALP- bzw. TRAP-Nachweis, angewandt. Die Knochenschnitte wurden nach erfolgreicher Färbung fotodokumentiert und mittels Auswertesoftware bearbeitet, so dass eine statistische histomorphometrische Auswertung möglich gewesen ist. Zusätzlich wurde die Strontiumfreisetzung mittels der TOF-SIMS analysiert.Makroskopisch konnte bei keiner der drei Gruppen eine knöcherne Überbrückung festgestellt werden. Biomaterialresiduen waren nur bei PPGC+S 3:7 III nachweisbar.Histomorphometrisch zeigte sich eine vermehrte Knochenneubildung für das strontiumreichere KEM PPGC+S 3:7 III, (90 % Sr2+) im Vergleich zu PPGC+S 5:5 III (37 % Sr2+) und der Leerdefektgruppe. Der duale Wirkmechanismus von Strontium kann als bestätigt angesehen werden. Im neugebildeten Knochen und im Lagerknochen konnte mittels TOF-SIMS Strontium, im Sinne einer einige Millimeter weit reichenden Diffusion, nachgewiesen werden., This work focused on two new bone substitute materials (BSM) in an osteoporosis-mimetic metaphyseal critical size defect in a rodent model. The two BSMs contained differing amounts of strontium PPGC+S 5:5 III (37 % Sr2+) and PPGC+S 3:7 III (90 % Sr2+) and were compared to an empty (i.e. material-free) control group. 24 female Sprague-Dawley rats were randomly distributed to one oft he three groups (A) empty control group (n=8), (B) PPGC+S 5:5 III (n=8) and (C) PPGC+S 3:7 III.Osteoporosis was induced through a combination of a twelve week long deficient diet (poor in Calcium, Vitamin-D and Phosphorus) and bilateral ovariectomy. The implantation of BSM was performed ninety days later into a critical size defect of the distal femur with a wedge osteotomy at the distal metaphysis of the femur, and internal stabilization with a T miniplate. Euthanasia and harvesting of the samples was done six weeks after femur surgery.Two well established histochemical (Movat, van Kossa/van Gieson) and two enzyme-histochemical staining methods (ALP and TRAP) were used to evaluate the new BSMs. Bone cross-sections were photo-documented after successful staining and images digitally processed for histomorphometric measurements to be carried out. Additionally, the release of strontium was analyzed using TOF-SIMS.Macroscopically in none of the three groups the critical size defect was locally bridged over. Residues of the biomaterial were only found in the BSM group (C) PPGC+S 3:7 III.Histomorphologically a higher amount of newly formed bone was found for the BSM PPGC+S 3:7 III, (90 % Sr2+) compared to PPGC+S 5:5 III (37 % Sr2+) and control. The dual mode of action of strontium can be considered confirmed. Both in the newly formed bone and in the pre-existing bone strontium diffusion was shown using TOF-SIMS with strontium being detected several millimetres away from the original ROI.

Bei der Implantatversorgung von Patienten mit Osteoporose besteht weiterhin eine hohe Komplikationsrate vor allem durch aseptische Prothesenlockerungen. Eine vielversprechende Möglichkeit diese zu minimieren stellt eine Funktionalisierung der Implantate mit Strontium dar. Ziel der vorliegenden Arbeit war es dabei die Wirkung lokal verfügbaren Strontiums auf osteoklastäre und osteoblastäre Zellen zu untersuchen. Mittels elektrochemischer Abscheidung erfolgte die Beschichtung von Titanproben mit strontiumdotiertem Struvit, wobei sieben verschiedene Dotierkonzentrationen zwischen 6 µg und 487 µg Strontium pro Probe hergestellt wurden. Die Untersuchungen an osteoklastären RAW 264.7 Zellen erfolgten mittels Bestimmung von Zellzahl und -aktivität, verschiedener mikroskopischer Methoden sowie auf genetischer Ebene. Osteoblastäre MG63-Zellen wurden orientierend anhand von Zellzahl und Zellaktivität untersucht. Zellbiologisch konnte ein hemmender Einfluss von Strontium auf Differenzierung sowie Proliferation und Aktivität osteoklastärer Zellen gezeigt werden. Die Dotierkonzentration mit den günstigsten Eigenschaften war unter vorliegenden Versuchsbedingungen 487 µg Strontium pro Probe, da sich hierbei zudem eine erhaltene ostoblastäre Proliferation und Aktivität zeigte., Aseptic loosening of implants is still an issue especially for patients with osteoporosis. In order to minimize the risk of implant failure the functionalisation of implant surfaces with strontium is a promising technique. The aim of the present study was to investigate the effect of locally availible strontium on osteoclastic and osteoblastic cells. Electrochemically assisted deposition was used to provide strontium substituted struvite coatings on titanium surfaces. The strontium concentration ranged from 6 µg to 487 µg per sample. Growth of osteoclastic cells was investigated by the determination of cell number and cellular activity, as well as microscopical and transcriptional level studies. Osteoblasts were studied by determining cell number and cell activity. A general suppressing influence of strontium was observed on the differentiation and activity of osteoclasts. The most favourable properties were found for the highest strontium concentration under investigation, because additionally cell proliferation and activity of osteoblasts was not significantly affected.

In der vorliegenden Arbeit wurden zwei neuartige Kompositmaterialien mit unterschiedlichem Strontiumgehalt im osteoporosemimetischen, metaphysären critical-size-defect-Modell als Knochenersatzmaterial am Rattenfemur mit einer Kontrollgruppe verglichen. Die beiden Knochenersatzmaterialien PPGC+S 5:5 III (37 % Sr2+) bzw. PPGC+S 3:7 III (90 % Sr2+) wurden dabei der Leerdefektgruppe gegenübergestellt. 24 weibliche Sprague Dawley Ratten wurden randomisiert den drei Gruppen (A) Leerdefekt (n=8), (B) PPGC+S 5:5 III (n=8) und (C) PPGC+S 3:7 III zugewiesen. Die Osteoporose wurde durch eine Kombination aus einer zwölfwöchigen Mangeldiät (calcium-, Vitamin D3-, und phosphorarm) mit bilateraler Ovarektomie induziert. Die Materialeinbringung erfolgte nach 90 Tagen in einen critical size defect in Form einer keilförmigen Osteotomie im metaphysären Abschnitt des linken Femurs mit vollständiger Kontinutitätsunterbrechung und Stabilisierung mit T-Miniplatten. Die Probengewinnung fand nach Euthanasie sechs Wochen post operationem statt. Für die Auswertung wurden zwei etablierte histochemische Färbungen, nach Movat bzw. von Kossa/ van Gieson und zwei enzymhistochemische Färbungen, ALP- bzw. TRAP-Nachweis, angewandt. Die Knochenschnitte wurden nach erfolgreicher Färbung fotodokumentiert und mittels Auswertesoftware bearbeitet, so dass eine statistische histomorphometrische Auswertung möglich gewesen ist. Zusätzlich wurde die Strontiumfreisetzung mittels der TOF-SIMS analysiert. Makroskopisch konnte bei keiner der drei Gruppen eine knöcherne Überbrückung festgestellt werden. Biomaterialresiduen waren nur bei PPGC+S 3:7 III nachweisbar. Histomorphometrisch zeigte sich eine vermehrte Knochenneubildung für das strontiumreichere KEM PPGC+S 3:7 III, (90 % Sr2+) im Vergleich zu PPGC+S 5:5 III (37 % Sr2+) und der Leerdefektgruppe. Der duale Wirkmechanismus von Strontium kann als bestätigt angesehen werden. Im neugebildeten Knochen und im Lagerknochen konnte mittels TOF-SIMS Strontium, im Sinne einer einige Millimeter weit reichenden Diffusion, nachgewiesen werden. This work focused on two new bone substitute materials (BSM) in an osteoporosis-mimetic metaphyseal critical size defect in a rodent model. The two BSMs contained differing amounts of strontium PPGC+S 5:5 III (37 % Sr2+) and PPGC+S 3:7 III (90 % Sr2+) and were compared to an empty (i.e. material-free) control group. 24 female Sprague-Dawley rats were randomly distributed to one oft he three groups (A) empty control group (n=8), (B) PPGC+S 5:5 III (n=8) and (C) PPGC+S 3:7 III. Osteoporosis was induced through a combination of a twelve week long deficient diet (poor in Calcium, Vitamin-D and Phosphorus) and bilateral ovariectomy. The implantation of BSM was performed ninety days later into a critical size defect of the distal femur with a wedge osteotomy at the distal metaphysis of the femur, and internal stabilization with a T miniplate. Euthanasia and harvesting of the samples was done six weeks after femur surgery. Two well established histochemical (Movat, van Kossa/van Gieson) and two enzyme-histochemical staining methods (ALP and TRAP) were used to evaluate the new BSMs. Bone cross-sections were photo-documented after successful staining and images digitally processed for histomorphometric measurements to be carried out. Additionally, the release of strontium was analyzed using TOF-SIMS. Macroscopically in none of the three groups the critical size defect was locally bridged over. Residues of the biomaterial were only found in the BSM group (C) PPGC+S 3:7 III. Histomorphologically a higher amount of newly formed bone was found for the BSM PPGC+S 3:7 III, (90 % Sr2+) compared to PPGC+S 5:5 III (37 % Sr2+) and control. The dual mode of action of strontium can be considered confirmed. Both in the newly formed bone and in the pre-existing bone strontium diffusion was shown using TOF-SIMS with strontium being detected several millimetres away from the original ROI.

Fragestellung: Aufgrund seiner den Knochenaufbau stimulierenden Wirkung findet Strontium (Sr) seit vielen Jahren Anwendung in der systemischen Osteoporosetherapie. Im Rahmen dieser Studie wurden biomimetische Scaffolds auf Basis von mineralisiertem Kollagen mit Sr modifiziert [ref:1]. Durch[zum vollständigen Text gelangen Sie über die oben angegebene URL], Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie (DKOU 2018)

PTB-Mitteilungen. Band 128 (2018), Heft 3. ISSN 0030-834X

Aluminium, Barium und Strontium gehören zu den akzidentiellen Spurenelementen. Für sie ist keine physiologische Funktion für das Rind nachgewiesen. Sie sind im Unterschied zu den essentiellen Spurenelementen weder für das Erreichen einer bestimmten Leistung (Wachstum, Milchbildung) noch für den Erhalt der Gesundheit erforderlich. Da sie aber Bestandteile der Futtermittel (Nahrungsmittel) sind, werden sie gemeinsam mit anderen Nährstoffen resorbiert und metabolisiert. Es gibt keine Mangelerkrankungen, aber beim Menschen sind Intoxikationen beschrieben. Für Aluminium, Barium und Strontium lassen sich wie für essentielle Spurenelemente Stoffwechselkreisläufe und Mengenbilanzen aufstellen. Bisher finden sich zu den drei untersuchten Elementen, mit Ausnahme für das radioaktive Strontium 90Sr*, für Rinder nur sporadisch publizierte Analysenwerte, Referenzwerte sind für das Rind nicht beschrieben. Die vorgelegten Untersuchungsergebnisse sind als eine Datensammlung für weiterführende Untersuchungen einzuordnen. Folgende Schwerpunkte wurden bearbeitet: (1) Deskriptive Beschreibung der Elementkonzentrationen an Aluminium, Barium und Strontium in den Probenmedien Blutserum, Blutplasma, Vollblut, Urin, Haare und Kot (2) Vergleich der Elementkonzentrationen in den verschiedenen Probenmedien (3) Bewertung der Einflussfaktoren Laktationsstadium, Jahreszeit/Quartal, Untersuchungsjahr und Bundesland auf die Elementkonzentrationen (4) Ableitung von Referenzwerten (5) Vergleich der Ausprägung der Konzentrationsverhältnisse in den unterschiedlichen Probenmedien zwischen akzidentiellen und essentiellen Spurenelementen sowie Schwefel Die analysierten Proben wurden im Rahmen der Bestandsbetreuung der Klinik für Klauentiere der Freien Universität in zufällig ausgewählten Milchkuhherden in den neuen Bundesländern gewonnen. Es wurden gepoolte Proben mit einer angestrebten Stichprobengröße von 10 Kühen pro Pool verwendet. Der Analysenwert der Poolprobe entspricht dem Mittelwert aus den Einzeltierwerten. Die Einzelkühe der Stichproben sind zufällig ausgewählte, klinisch gesunde pluripare Kühe, die der festen Zuordnung zu einem Laktationsabschnitt folgen (3 bis 0 Wochen ante partum, 0 bis 1 Woche, 3 bis 5 Wochen, 15 bis 18 Wochen post partum oder in Beständen mit weniger als 200 Milchkühe 3 bis 0 Wochen ante partum, 0 bis 5 Wochen, 6 bis 20 Wochen post partum). In die Auswertung gingen die Analysenwerte von 1574 Serumpoolproben, 1571 Plasmapoolproben, 1559 Vollblutpoolproben, 2019 Urinpoolproben, 693 Haarpoolproben und 79 Kotpoolproben ein. Die Konzentration an Aluminium, Barium und Strontium wurden mit der ICP-OES-Technik (IDEXX VetMed Labor Ludwigsburg) gemessen. Der Intra-day-Variationskoeffizient lag für die verschiedenen Untersuchungsmedien und Elemente zwischen 0,7 bis 13,5 %, der Interday-Variationskoeffizient zwischen 0,6 und 19,2 %. Für den Vergleich mit essentiellen Spurenelementen wurden aus dem Datensatz der Bestandsbetreuung die in den gleichen Proben analysierten Konzentrationen an Kupfer, Eisen, Zink, Selen, Mangan, Molybän sowie von Schwefel entnommen. Mit dem Statistikprogramm SPSS 24 (SPSS, IBM, USA) wurden die Daten deskriptiv analysiert, Mittelwerte mit dem t-Test für gepaarte Stichproben verglichen, der Effekt der Einflussfaktoren Laktationsgruppe, Untersuchungsjahr, Jahreszeit, Bundesland mit der ANOVA mit einem anschließenden post hoc Test geprüft sowie Rangkorrelationsanalysen durchgeführt. Schließlich wurden Referenzwerte auf Basis des 2,5 und 97,5 - Perzentils berechnet. Die Konzentrationen an Aluminium, Barium und Strontium variieren in den einbezogenen Probenmedien über eine weiten Bereich (Al Serum 0 bis 119 μg/l, Plasma 0 bis 250 μg/l, Urin 0 bis 148 μg/l, Haar 0 bis 8207 μg/kg, Kot 94 bis 1694 mg/kg TM; Ba Serum 3,4 bis 48 μg/l, Plasma 11 bis 95 μg/l, Vollblut 7,7 bis 46 μg/l, Urin 22 bis 642 μg/l, Haar 0 bis 34 mg/kg, Kot 24 bis 93 mg/kg TM; Sr Serum 37 bis 306 μg/l, Plasma 38 bis 333 μg/l, Vollblut 28 bis 245 μg/l, Urin 73 bis 3080 μg/l, Haar 0 bis 29 mg/kg, Kot 48 bis 236 mg/kg TM). Die Aluminiumkonzentration im Vollblut lässt ungeklärte methodische Unsicherheiten erkennen und kann deshalb nicht zur Anwendung empfohlen werden. Die untersuchten Einflussfaktoren Laktationsstadium, Jahreszeit/Quartal, Untersuchungsjahr und Bundesland beeinflussen die Werteausprägung zum Teil signifikant. Die Unterschiede sind allerdings überwiegend quantitativ gering ausgeprägt. Deshalb können einheitliche Referenzbereiche benutzt werden. Die abgeleiteten Konzentrationsgradienten zwischen verschiedenen Probenmedien lassen zwischen den essentiellen Spurenelementen sowie Schwefel und den akzidentiellen Spurenelementen Aluminium, Barium und Strontium ein deutlich differentes Verteilungsmuster erkennen. Molybdän gleicht im Muster den akzidentiellen Spurenelementen, was auch seiner physiologischen Bedeutung entspricht. Das lässt darauf schließen, dass die untersuchten akzidentiellen Spurenelemente nur zu einem sehr geringen Anteil und wahrscheinlich passiv resorbiert werden und dass die resorbierte Menge zur Vermeidung einer Intoxikation zu einem hohen Anteil renal eliminiert wird. Das kann für die diagnostische Beurteilung der Versorgungslage genutzt werden. Die Diagnostik der nutritiven Versorgungslage kann sowohl bei den essentiellen wie auch bei den akzidentiellen Spurenelementen auf Basis der Konzentrationsbestimmung in den Einzelfuttermitteln oder in der TMR (totale Mischration) sowie alternativ in Kotproben erfolgen. Die Analyse der metabolischen Versorgungslage unterscheidet sich zwischen akzidentiellen und essentiellen Spurenelementen in der Weise, dass bei den akzidentiellen Spurenelementen nur das Erkennen einer Überversorgung von Bedeutung ist. Dieses diagnostische Ziel wird am besten über die Analytik von Urinproben erreicht. Ein Intoxikationsrisiko ist bei Aluminium, Barium und Strontium mit einer starken, vielfachen Konzentrationserhöhung auch im Blut verbunden, was auch über Blutanalysen erkennbar ist., Aluminum, barium and strontium are accidental trace elements. They have no physiological meaning for cattle. In contrast to essential trace elements, they are neither necessary for accretion and milk production nor for preserving health. However, forage (food) contains them. Therefore, they are absorbed and metabolized along other nutrients. There is no deficiency syndrome described for accidental trace elements. However, there are intoxications depicted for humans. Similar to essential trace elements, aluminum, barium and strontium posses metabolic cycles and mass balances. For these elements there is only little published regarding cattle, 90Sr* being one exception. No cattle reference values are described for aluminum, barium and strontium. The data of this work is useful for further evaluations. There are the following foci in this thesis: (1) Descriptive data analysis of the aluminum, barium and strontium concentrations in serum, plasma, whole blood, urine, hair and feces (2) Comparison of the element concentrations in different sample media (3) Evaluation of the influence of lactation status, season (quarter), year of investigation and German state on the element concentrations (4) Creation of reference values (5) Comparison of concentration ratios in various sample media from accidental and essential trace elements including sulfur The analyzed samples derive from the herd management of the Klinik für Klauentiere, Freie Universität Berlin. Therefore, randomized dairy cow herds from the newly-formed German states were chosen. Samples are pooled with a target pool size of n = 10. The pool value correspondents to the average derived from the analysis values for each single dairy cow. Each clinically healthy and multipara dairy cow is randomly chosen. They are grouped regarding lactation status (3 - 0 weeks ante partum, 0 - 1 week, 3 - 5 weeks, 15 - 18 weeks post partum; for herds < 200 cows there are different groups: 3 - 0 weeks ante partum, 0 - 5 weeks, 6 - 20 weeks post partum). 1574 serum pool samples, 1571 plasma pool samples, 1550 whole blood samples, 2019 urine pool samples, 693 hair pool samples and 79 feces pool samples were analyzed by ICP-OES (IDEXX VetMed Labor Ludwigsburg). The intra-day coefficient of variation for the concentration of the three elements in various sample media ranged from 0.7 % to 13.5 %. The inter-day coefficient of variation ranged from 0.6 % to 19.2 %. The same samples were analyzed before regarding copper, iron, zinc, selenium, manganese, molybdenum and sulfur concentrations. These analyses are part of the previously established herd management database. In this thesis they were used for the comparison of the aluminum, barium and strontium concentrations with the concentrations of essential trace elements. The statistical analyses was performed by SPSS 24 (SPSS, IBM, USA). They contain the comparison of averages by t-test for paired samples and performing of ANOVA post-hoc tests for evaluation of the effect from lactation status, year of investigation, season and German state. Furthermore, rank correlation analyses were conducted. Subsequently, reference values were estimated based on the 2.5 percentile and on the 97.5 percentile. Aluminum, barium and strontium concentrations vary strongly in various sample media (Al serum 0 - 119 μg/l, plasma 0 - 250 μg/l, urine 0 - 148 μg/l, hair 0 - 8207 μg/kg, feces 94 - 1694 mg/kg TM; Ba serum 3.4 - 48 μg/l, plasma 11 - 95 μg/l, whole blood 7.7 - 46 μg/l, urine 22 - 642 μg/l, hair 0 - 34 mg/kg, feces 24 - 93 mg/kg TM, Sr serum 37 - 306 μg/l, plasma 38 - 333 μg/l, whole blood 28 - 245 μg/l, urine 73 - 3080 μg/l, hair 0 - 29 mg/kg, feces 48 - 236 mg/kg TM). The methodology for the determination of the aluminum concentration in whole blood seems unclear. Therefore, this concentration is not suggested for further application. The factors lactation status, season (quarter), year of investigation and German state may influence significantly the results. Nevertheless, quantitative differences are only minor. Therefore, the use of uniform reference values is suitable. The analysis of concentration ratios in various sample media shows pronounced distribution differences for the accidental trace elements aluminum, barium and strontium in comparison to the essential trace elements and sulfur. Molybdenum behaves like an accidental trace element in accordance to its physiology. In conclusion, the absorption of the investigated accidental trace elements is probably passive and only minor. For avoiding intoxications absorbed aluminum, barium and strontium will be strongly eliminated by the kidneys. Clinical diagnostics of the nutritive supply status for essential and accidental trace elements is performable by the evaluation of the concentration in each forage or in the total mixed feed ration (TMR). Furthermore, the analysis of feces is suitable. The analysis of the metabolic supply status for accidental trace elements is different to the one for essential trace elements since in case of accidental trace elements only intoxications are important. Therefore, the analysis of urine samples is most suitable. Additionally, the analysis of blood samples is suitable for the determination of intoxications since there is also a high aluminum, barium and strontium concentration increase.

Fragestellung: Der Bedarf an Ätiologie-adaptierten Knochenersatzmaterialien nimmt aufgrund der steigenden Inzidenz von osteoporotischen Frakturen zu. Die Modifizierung von Calciumphosphat Knochenzement (CPC) mit Strontium steigert die Osteointegration [ref:1]. Es wird ebenfalls diskutiert,[zum vollständigen Text gelangen Sie über die oben angegebene URL], Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie (DKOU 2017)

This thesis deals with the synthesis and characterisation of the guanidinates of the alkaline earth metals strontium and barium. The strontium guanidinate SrC(NH)3 is the first compound which includes the doubly deprotonated guanidinate anion [C(NH)3]2–. The barium guanidinate was synthesized according to the composition Ba(CN3H4)2. The crystal structures of both compounds were investigated using X-ray and neutron diffraction as well as IR spectroscopy.

[no abstract]

Fragestellung: Im gesunden spongiösen und kortikalen Knochengewebe kommen keine Lymphgefäße vor. Erst im Rahmen der Frakturheilung werden Lymphgefäße gebildet, die Gewebedebris und resorbiertes Knochenersatzmaterial vom Interface eines Implantates abtransportieren. Ziel dieser[for full text, please go to the a.m. URL], Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie (DKOU 2013)

Fragestellung: Osteoporotische Frakturen sind, besonders in Gesellschaften der Industrieländer,ein zunehmendes chirurgisches Problem. Der klinische Bedarf an Knochenersatzmaterialien nimmt daher, auf Grund der meist einhergehenden Frakturdefekte, stetig zu. Trotz der bereits guten klinischen Anwendbarkeit[for full text, please go to the a.m. URL], Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie (DKOU 2013)

Many patients suffering from urological or non-urological malignancies develop bone metastases. One symptom often found is severe skeletal pain which siginificantly lowers the quality of life. Further symptoms are pathological fractures, spinal cord compression and hypercalcemia. The systemic radiopharmaceutical therapy represents an important systemic treatment option, in addition to chemotherapy, hormone therapy, external beam radiation, bisphosphonates and analgesics. The radionuclide therapy is rarely used and often used in a later phase of disease, mainly known for the bone pain palliation. This review article should help remind physicians to use this interesting therapy. It focuses on the common radionuclides Strontium-89-chloride, Samarium-153-EDTMP (ethylene-diamine-tetra-methylene-phosphonate) and Rhenium-186-HEDP (hydroxyethylidene-diphosphonate), their physical characteristics and differences, contraindications of the therapy like spinal cord compression and side effects. Additionally, potential tumoricidal activity and improvement of survival are discussed when using the radionuclides repetitively or in combination. The European and German guidelines are included. Furthermore, the combination of radionuclides and bisphosphonates or chemotherapy are briefly discussed, based on available clinical studies. Additionally, alpharadin (radium-223 chloride) is discussed, an experimental radiopharmaceutical under clinical evaluation, which emits alpha-radiation. In phase III clinical trials, it was shown to significantly increase the median overall survival in patients with bone metastases from advanced prostate cancer.

Hintergrund und Ziele Hohe Morbidität bei der Gewinnung und begrenzte Verfügbarkeit von autologem Knochen fördern die Entwicklung immer neuer synthetischer Knochenersatzmaterialien. In der vorliegenden Arbeit sollte das Einheilverhalten dreidimensionaler Cellulosegewirke mit neuartigen Beschichtungsmethoden auf Basis von bioaktivem Glas mit modernen Wirkstoffen wie Pamidronat und Strontium untersucht werden. Material und Methoden Als Tierversuchsmodell wurde das Hausschwein gewählt, bei dem im Bereich des Os frontale Critical-size Defekte gesetzt wurden. Diese wurden anschließend durch Bioglas beschichtete, mit Strontium bzw. Pamidronat modifiziertem Bioglas beschichteten, mit Strontium direkt funktionalisierten, sowie mit unbehandelten Cellulosegewirken gefüllt. Die gewonnenen Knochenproben wurden an den postoperativen Tagen 3, 7, 14, 30, und 90 mikroradiographisch und histologisch untersucht. Zusätzlich wurde die Expression der Knochenmatrixproteine BMP 2/4, Kollagen I, Osteocalcin und Osteopontin immunhistologisch bestimmt. Ergebnisse und Schlussfolgerungen Die untersuchten Materialien zeigten weder Osteokonduktivität oder Osteoinduktivität, noch wiesen sie eine Osseointegration auf. Der neu gebildete Knochen konnte nicht zwischen die Cellulosefasern vordringen, die Gewirke wurden lediglich komprimiert. Somit sind sie als Knochenersatzmaterialien ungeeignet. Die Bioglasbeschichtungen wurden langsam über den ganzen Untersuchungszeitraum hin abgebaut, so dass von einer kontinuierlichen Abgabe von Pamidronat und Strontium ausgegangen werden kann. Dies stellt ein vielversprechendes zuverlässiges Slow-Release-System zur lokalen Applikation von Pharmaka dar, das weiter untersucht werden sollte. Background and objective The high morbidity of harvesting autologeous donor tissues and the limited availability promote the steady development of new synthetic bone grafts. It was the aim of the present study to evaluate the healing properties of cellulose-based scaffolds coated with pure sodium silicate gel, sodium silicate gels accumulated with different concentrations of the bisphosphonate pamidronate and strontium and directly coated with strontianite. Study design An animal model in domestic pigs was chosen. Monocortical critical size bone defects were created in the calvaria. Those were filled with sodium silicate gel coated, strontium and pamidronate modified sodium silicate gel coated, pure strontianite coated and unmodified knitted cellulose fibres. The harvested bone samples were investigated histological and via microradiographs on postoperative days 3, 7, 14, 30 and 90. Additionally the expression of the bone morphogenetic proteins BMP 2/4, collagen I, osteocalcin and osteopontin were determinated. Results and Conclusions The tested biomaterials showed neither osteoconductive or osteoinductive properties, nor osseointegration. The newly formed bone was unable to penetrate between the cellulose yarns. Only a compression of the scaffolds was observed. Therefore, the tested Biomaterials can not be considered fit for use as bonegrafts. The sodium silicate gel coatings were degraded steady and slow through the whole duration of the study, so a steady delivery of pamidronate and strontianite could be proposed. This makes for a promising and reliable slow-release system for local drug delivery, which should be investigated further.

Die vorliegende Arbeit hatte das Ziel, die Gehalte von Strontium (Sr), Barium (Ba), Cadmium (Cd), Kupfer (Cu), Zink (Zn), Mangan (Mn), Chrom (Cr) und Antimon (Sb) in unterschiedlichen Geweben (Leber, Nierenrinde und Nierenmark) von drei Spezies (Hund, Katze und Pferd) zu bestimmen. Die Konzentrationsmessungen der Elemente erfolgten nach Mikrowellenaufschluss mittels induktiv gekoppelter Plasma-Massenspektrometrie (ICP-MS). Die Gewebeproben von 50 Hunden, 47 Katzen und 10 Pferden wurden im Institut für Tierpathologie der Freien Universität Berlin von eingeschläferten Tieren entnommen. Elf Pferdeproben wurden von einem Schlachtbetrieb zur Verfügung gestellt. Die drei Spezies wiesen in den Lebern sehr ähnliche Sr- Konzentrationen auf. Katzen und Pferde zeigten im Nierenmark, Hunde in der Nierenrinde die höchsten Sr-Konzentrationen (MWT; p < 0,05). Eine Geschlechtsabhängigkeit konnte in Leber und Nierenmark der Hunde statistisch nachgewiesen werden. Hündinnen akkumulierten mehr Strontium in diesen beiden Geweben (MWT; p < 0,05). Die 5 bis 8jährigen Stuten speicherten im Vergleich zu den Wallachen/Hengsten tendenziell mehr Strontium im Nierenmark. Bezogen auf die anderen Altersgruppen akkumulierten die jüngsten Katzen (0 bis 1 Jahr) die höchsten Sr-Konzentrationen in den untersuchten Geweben. In allen Geweben der Hunde und Katzen wurden ähnliche Ba-Konzentrationen gemessen. Die männlichen Tiere der drei Spezies akkumulierten tendenziell mehr Barium als die weiblichen Artgenossen. Generell zeichneten sich die Pferde im Vergleich zu den Katzen und Hunden durch die höchsten Cd-Konzentrationen in den Geweben aus. Innerhalb der jeweiligen Spezies wiesen die Nierenrinden die größten Konzentrationen auf. Stuten und Hündinnen speicherten mehr Cadmium in den Lebern, weibliche Katzen in den Nierenrinden als ihre männlichen Artgenossen (p < 0,05). Hunde und Katzen zeichneten sich durch die höchsten Zn- Konzentrationen in den Lebern aus, während Pferde fast ähnliche Zn- Konzentrationen in Leber und Nierenrinde aufwiesen. Hündinnen akkumulierten mehr Zink in Leber und Nierenrinde als die Rüden (p < 0,05). Auffällig war, dass die Zn-Konzentrationen in den Lebern der Katzen über denen der Pferde und Hunde lagen. Bei der Betrachtung der Cu- und Mn-Konzentrationen fiel eine hohe Konzentration in den Lebern der jeweiligen Spezies auf. Beim Vergleich der drei Spezies miteinander wiesen die Hunde in allen Geweben die höchsten Cu- Konzentrationen auf. Hengste und Wallache speicherten tendenziell größere Mengen an Kupfer in Leber und Nierenrinde als Stuten. Bei Stuten wurde in der Nierenrinde etwa die Hälfte der Mn-Konzentration der Hengste/Wallache ermittelt (p < 0,05). Katzen zeigten generell die höchsten Cr-Konzentrationen in allen Geweben. Eine Geschlechtsabhängigkeit (p < 0,05) bestand bei den Hunden, wobei die Hündinnen mehr Chrom akkumulierten als die Rüden. Bei Hunden und Katzen konnten in allen Geweben ähnliche Sb-Konzentrationen nachgewiesen werden, wobei diese über denen der ermittelten Konzentrationen in Leber, Nierenrinde und Nierenmark der Pferde lagen. Bei Rüden wurde in der Leber eine Sb-Konzentration, die etwa ein Zehntel unter den Sb-Konzentrationen der Hündinnen lagen, ermittelt. In Abhängigkeit von Alter und Geschlecht akkumulierten die Hündinnen mehr Antimon in allen Geweben als die Rüden. Im Gegensatz zu den Hunden und Katzen wurden bei den Stuten in den untersuchten Geweben keine Sb-Konzentrationen gemessen., The present work aimed at determining the concentrations of the elements strontium (Sr), barium (Ba), cadmium (Cd), copper (Cu), zinc (Zn), manganese (Mn), chromium (Cr) and antimony (Sb) in different tissues of three animal species. To quantify the elements, inductive coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS) was used, after the samples had been ashed by microwave treatment. In total, tissue samples from liver, kidney cortex and kidney medulla of 50 dogs, 47 cats and 21 horses were investigated. Almost all samples used in this study (dogs, 50; cats, 47; horses, 10) were from animals kindly provided by the Institute of Veterinary Pathology of Freie Universität Berlin. Additional horse samples (n=11) were obtained from a slaughterhouse. The analysis of strontium showed that liver samples of all three species contained similar concentrations of the element. The highest strontium concentrations were found in the medulla of kidney of cats and horses, and in the kidney cortex of dogs (Mann-Whitney Test, p < 0.05). Furthermore, a sex-dependent strontium accumulation was observed in the liver and the medulla of kidney of dogs (p < 0.05). The female dogs accumulated more strontium in the both tissues. Other studies stratifying for sex and age indicated a trend that female horses (age group: 5 - 8 years) accumulated increased amounts of strontium in the medulla of kidney, when compared to males. However, all the different tissue samples of the youngest female cats (age group: 0 – 1 year), by trend, seemed to have accumulated the highest strontium concentrations, compared to the other age groups of the cats. For barium, similar median values were obtained in the dog and cat samples. In tendency, all the male animals within the three species, accumulated more barium than the respective female animals. Concerning the cadmium analysis, the horse samples showed the highest cadmium accumulation compared to cats and dogs. Intra-species-studies demonstrated that the kidney cortices displayed the highest cadmium concentrations. Compared to males, female horses and dogs, respectively, stored more cadmium in their livers, whereas female cats stored cadmium much more in the cortices of kidney (p < 0.05). The studies investigating zinc showed that dogs and cats displayed characteristically the highest zinc concentrations in their livers, whereas horses contained very similar zinc concentrations in both, liver and kidney cortex. Sex-specific investigations showed that female dogs accumulated more zinc in livers and cortices of kidney than males (p < 0.05). Notably, the overall zinc concentrations were much higher in liver samples of cats compared to horses and dogs. Analysis of copper and manganese revealed that both elements accumulated highest in the liver within each species. Interspecies comparisons showed that dog samples displayed the highest copper amounts compared to both other species. Furthermore, by trend, male horses stored higher amounts of copper in livers and cortices of kidney than females. With respect to manganese, female horses were found to accumulate about half the amount of the element in their kidney cortices, when compared to males (p < 0.05). Interspecies studies on chromium accumulation revealed that, in general, cats showed the highest chromium accumulation in all the tissue samples studied here. In dogs, a sex specific dependency (p < 0.05) could be observed, whereby females accumulated more chromium than male dogs. All the different tissue samples of dogs and cats investigated showed similar antimony concentrations, which all were higher than in liver, in kidney cortex and in the medulla of kidney from horse samples. Notably, the liver samples from male dogs contained tenfold lower antimony concentrations than female samples. In general, when stratified by sex and age, female dogs did accumulate more antimony in all respective tissues than males. In contrast to dogs and cats, no antimony accumulation was detectable in any of the different tissue samples from female horses.

Ill., graph. Darst.

The di-strontium salt strontium ranelate, a novel orally active agent consisting of two atoms of stable strontium and the organic moiety ranelic acid, has been developed for the treatment of osteoporosis. It has been shown to enhance osteoblastic cell replication and increase collagen synthesis while decreasing pre-osteoclast differentiation and bone-resorbing activity of mature osteoclasts in vitro. Studies performed in healthy animals have shown that strontium ranelate not only increases bone mass at various skeletal sites but also improves mechanical properties of femoral, humeral and vertebral bones. In estrogen-deficient animals, strontium ranelate effectively inhibits increased bone resorption while maintaining bone formation. Similar results have been obtained from studies in hind limb-immobilized animals. Strontium ranelate has been investigated in a large phase III program which includes two extensive multinational, randomized, double-blind, placebo-controlled clinical trials for the treatment of severe postmenopausal osteoporosis. Before inclusion in these two studies, patients were subjected to a run-in study in order to initiate normalization of their calcium and vitamin D status. The SOTI study, aimed at assessing strontium ranelate's effect on the risk of vertebral fractures, revealed a significant reduction in the risk of new vertebral fractures in the group treated with strontium ranelate. The TROPOS study, which aimed at evaluating the effect of strontium ranelate on nonvertebral fractures, showed a significant reduction in the risk of new nonvertebral fractures and also, in a high-risk subgroup, a significant reduction in the risk of hip fractures. In both studies, the reduction in fracture risk was accompanied by an increase in bone mineral density. The increase remained significant also after correction of the bone mineral density for the higher atomic mass of strontium compared to calcium. Furthermore, an increase in serum levels of a bone formation marker and a decrease in serum levels of a bone resorption marker were observed. The spectrum of side effects comprised mild diarrhea, particularly within the first weeks of treatment, and also a slightly increased risk of venous thromboembolic events. Strontium ranelate thus appears to be a new, effective treatment to prevent fractures in postmenopausal osteoporosis with a novel mechanism of action. It can be expected for the near future that strontium ranelate will also be evaluated for other types of osteoporosis, such as male osteoporosis.

Die Dissertation beinhaltet Untersuchungen zur Darstellung binärer und ternärer Nitride der Elemente Ga, Ru, Rh, Pd, Au und U. Die Systeme Li-M-N (M = Ru, Rh, Pd, U), Na-M-N (M = Ga, Ru, Rh, Pd, U), Ca-U-N und Sr-Au-N werden diskutiert.Hervorzuheben sind die Verbindungen LiUN2, Li2UN2 und (Ca0,25U0,75)N0,96, die mittels Röntgenbeugungs- und teilweise mit Neutronenbeugungsmethoden charakterisiert wurden. In den Systemen Li-M-N (Ru, Rh, Pd) und Na-M-N (M = Ga, Ru, Rh, Pd, U) wurde die Bildung ternärer Nitride nicht beobachtet. Umsetzungen von NaNH2 mit Rh führten zur Bildung von Na3RhH6, das mit Röntgenbeugungsmethoden an Einkristallen untersucht werden konnte. Umsetzungen von Na/NaNH2/NaN3-Gemengen mit Ga führten in Abhängigkeit von der maximalen Reaktionstemperatur zur Bildung von einkristallinem a-GaN oder zur Bildung von NaGa(NH2)NH.Desweiteren konnten die Strukturen von SrAu5, Ga3Ni2, K11[(SiO4)2](OCN)2H mittels Einkristallröntgenstrukturanalyse bestimmt werden., This PhD thesis contents investigations of the synthesis of binary and ternary nitrides with the elements Ga, Ru, Rh, Pd, Au and U. The ternary systems Li-M-N (M = Ru, Rh, Pd, U), Na-M-N (M = Ga, Ru, Rh, Pd, U) Ca-U-N and Sr-Au-N were discussed.The compounds LiUN2, Li2UN2 and (Ca0,25U0,75)N0,96 were determined by using x-ray powder diffraction and neutron scattering methods.The formation of ternary nitrides were not investigated in the systems Li-M-N (Ru, Rh, Pd) and Na-M-N (M = Ga, Ru, Rh, Pd, U). Reactions of NaNH2 with Rh have shown the formation of Na3RhH6, which was determined with single crystal techniques. Reactions of Na/NaNH2/NaN3-mixtures with Ga were used to obtain crytalline a-GaN. At lower temperatures the formation of NaGa(NH2)NH was investigated.The structures of SrAu5, Ga3Ni2, K11[(SiO4)2](OCN)2H were determined by using single crystal methods.