Mechanically stable magnesium phosphate scaffolds and their cytocompatibility

Magnesiumphosphatschäume nehmen auf Grund ihrer guten Resorbierbarkeit, unter physiologischen Bedingungen, einen immer größeren Stellenwert als Knochenersatzmaterial ein. Ein weiterer Vorteil ist der neutrale pH-Wert den das entstehende Material besitzt. Magnesiumphosphatschäume besitzen eine hochporöse offenporige Struktur um zum einen den Knochen nachzuahmen und zum anderen die Steuerung und Bildung von Knochengewebe zu ermöglichen. In der vorliegenden Arbeit wurden die mechanischen Eigenschaften als auch die Zytokompatibilität der hergestellten Schäume untersucht. Es wurden unterschiedliche Herstellungsverfahren genutzt um Magnesiumphosphatschäume zu erhalten. Zum einen das Replika- Verfahren, die dabei entstandenen Farringtonit Schäume (Mg3(PO4)2, Farringtonit) wurden zu Struvit ((NH4)Mg(PO4)•6H2O) umgewandelt bzw. mit PLGA infiltriert und auf ihre mechanische Eigenschaften hin untersucht. Zum anderen wurde ein proteinbasierter Schaumbildner verwendet. Die Zytokompatibilitätsprüfung wurde mit der Osteosarkomzelllinie MG-63 durchgeführt. Es erfolgte die Untersuchung der Zellproliferation und der Zellaktivität (WST). Zudem wurden Proben mittels Licht- und Elektronenmikroskopie analysiert. Die Feststellung der Proteinexpression erfolgte nach gelelektrophoretischer Auftrennung mittels Western Blot und PCR Analyse.
Mg-phosphate ceramics have gained growing interest as bone replacement materials due to their ability to degrade under physiological conditions. Another advantage of these materials is the setting at neutral pH value since the powder as well as the liquid component are non acidic. In order to mimic cancellous bone and to promote tissue repair mechanisms a highly macroporous structure with open cells is desired to allow cell ingrowth. The mechanical properties and the cytocompatibility of newly developed scaffolds were analyzed in this study. Open porous magnesiumphosphate scaffolds were produced by the Replika-technique and by a protein based foam generating agent. Farringtonite scaffolds (Mg3(PO4)2, farringtonite) were modified by transformation to struvite ((NH4)Mg(PO4)•6H2O) or infiltrated with PLGA. Physical sample characterization was done. Cytocompatibility was tested using osteoblasts like cell line MG63. Cell number and cell activity (WST) were tested. The surface dependent expression of osteoblast specific proteins as well as an indicator for adhesion were tested.