Calciumphosphat

Definition
„Calciumphosphatzement“ (CPC) ist der Oberbegriff zur Beschreibung chemischer Formulierungen im chemischen System CaO-H 3PO 4-H 2O , die eine Umwandlung von einem flüssigen oder pastösen Zustand in einen festen Zustand erfahren können und in denen das Endprodukt der Reaktion ist ein Calciumphosphat.CPCs bestehen im Allgemeinen aus einer konzentrierten Mischung aus einem oder mehreren Calciumphosphatpulvern und einer wässrigen Lösung (z. B. Wasser), sie können jedoch auch aus einer Mischung aus zwei oder mehreren Lösungen bestehen.

Verwendung
CPCs werden als Knochenersatz verwendet.Die Indikationen reichen von der Füllung angeborener Knochendefekte, z. B. der Knochenfüllung nach Zystenentfernung, bis hin zu Trauma-Indikationen in allen Knochen [1-3].CPCs wirken als Abstandshalter, die das Einwachsen von Knochen begünstigen.CPCs können mini-invasiv implantiert werden, weisen jedoch relativ geringe Resorptions- und Knochenwachstumsraten auf (im Vergleich zu Calciumphosphatgranulaten), da keine miteinander verbundenen Poren ausreichender Größe vorhanden sind, um das Einwachsen von Zellen und Blutgefäßen zu ermöglichen (typischerweise Ø > 0,05 mm).Ein vielversprechendes Anwendungsgebiet für CPCs ist die Knochenaugmentation, dh die Verstärkung von osteoporotischem Knochen durch CPC-Injektion [4-6].Solche Verfahren erleichtern die Fixierung von Schrauben in mechanisch schwachem Knochen (z. B. für die Osteosynthese) und verringern die mit instabilen Wirbeln verbundenen Schmerzen (z. B. Vertebroplastie [7]).Die langfristigen Ergebnisse sind jedoch schlecht dokumentiert und angesichts der Sprödigkeit von CPCs fragwürdig.CPCs können auch als Wirkstoffträger [8, 9] oder zur Synthese von Calciumphosphatgerüsten [10-12] verwendet werden.

Geschichte
Die Entdeckung von CPCs wurde Brown und Chow in einem 1983 veröffentlichten Abstract zugeschrieben [13].Allerdings haben mehrere Autoren vor 1983 mit ähnlichen Reaktionen gearbeitet. Beispielsweise hat Kingery 1950 Formulierungen auf Basis von CaO und Phosphorsäure untersucht [14].In den 1970er und frühen 1980er Jahren beschrieb Monma die hydraulischen Eigenschaften von α-TCP [15, 16].1982 haben R.LeGeros et al.veröffentlichten einen Abstract über apatitische Verbindungen, die unter physiologischen Bedingungen abbinden [17].Die ersten Berichte über die klinische Verwendung von CPCs kamen Mitte der 1990er Jahre heraus.

Reaktionsarten
Zahlreiche CPC-Formulierungen wurden in den letzten 25 Jahren vorgeschlagen, aber sie können alle in zwei Reaktionsarten eingeteilt werden: eine Säure-Base-Reaktion (hier zur Vereinfachung „Zwei-Komponenten“-CPC genannt) oder die Umwandlung von eine metastabile Phase in eine stabilere Phase ("Einkomponenten"-CPC) [19-22].1983 schlugen Brown und Chow Zweikomponenten-CPCs vor, die auf Mischungen aus Tetracalciumphosphat (TetCP – siehe Akronymliste am Ende der chemischen Formel) und Dicalciumphosphat (DCP [13]) basierten. Das Endprodukt der Reaktion war ein Appetitzügler Stöchiometrie hing vom Verhältnis zwischen TetCP und DCP ab: Hydroxyapatit (HA) für TetCP/DCP = 1 (x = 0 in Reaktion (1) – siehe Reaktionen (1) und (1a) im Folgenden) zu Tricalciumphosphat (TCP) für TetCP/ DCP = 0,5 (x = 1; Reaktion (1b)): Ein weiteres Zweikomponenten-CPC wurde 1987 von Lemaître et al. [23] offenbart: Mischungen aus β-Trikalziumphosphat (β-TCP), Monokalziumphosphat (MCPM) und Wasser bilden gemäß Reaktion (2) Dicalciumphosphatdihydrat (DCPD). Die Verwendung von Phosphorsäure wurde im selben Jahr von Bajpai [24] vorgeschlagen (Reaktion (3)). Einkomponenten-CPCs basieren auf α-Tricalciumphosphat [15, 16] oder amorphes (Tri)calciumphosphat [25, 26] (Reaktionen (4) und (5). Zusammenfassend lässt sich sagen, dass das Endprodukt von CPC-Formulierungen entweder ein Appetit-or DCPD.Da der Mineralname von DCPD Brushit ist, werden CPCs oft als Apatit-CPC oder Brushit-CPC bezeichnet.Der Hauptunterschied zwischen Apatit- und Brushit-CPC ist der pH-Wert während der Reaktion: neutraler oder basischer pH-Wert für Apatit-CPC und saurer pH-Wert (<6) für Brushit-CPC.