Prof. Dr. Matthias Epple, Ruhr-Universität Bochum

Biomaterialien ersetzen verloren gegangene Körperfunktionen, entweder allein oder in Kombination mit elektrischen oder elektronischen Bauteilen. Künstliche Haut, künstliche Adern, künstlicher Knochen, Hüftprothesen, Herzschrittmacher, Implantate, Zahnersatz: Alle diese Errungenschaften der modernen Medizin beruhen letztlich auf geeigneten Werkstoffen, die sowohl biologischen als auch chemischen und mechanischen Ansprüchen genügen müssen. Zur Entwicklung bedarf es der gemeinsamen Kompetenz von Medizinern, Chemikern, Physikern, Biologen und Ingenieuren. Das Buch soll in die notwendigen Grundlagen in einer für alle diese Ausbildungsrichtungen verständlichen Weise einführen.

1 Einleitung.- 2 Grundlagen der Chemie fester Stoffe.- Chemische Verbindungen.- Aggregatzustände und Kristallographie.- Polymorphie.- Löslichkeit.- Thermodynamik.- Kinetik.- Kristallisation.- 3 Wichtige analytische Methoden.- Beugungsmethoden.- Spektroskopische Methoden.- Elektronenmikroskopische Methoden.- Analytische Elektronenmikroskopie.- Thermische Analyse.- Röntgenabsorptionsspektroskopie.- 4 Mechanische Testverfahren.- Elastizität und Plastizität.- Duktilität.- Härte.- Kriechen.- Ermüdung.- Verschleiß.- 5 Biologische Testverfahren.- Kleine Zellbiologie.- 6 Stoffldassen von Biomaterialien.- Klassifizierung von Biomaterialien.- Metalle in der Medizin.- Polymere in der Medizin.- Keramiken in der Medizin.- 7 Herstellungsverfahren für Biomaterialien.- Sinterverfahren.- Pressverfahren.- Web- und Spinnverfahren.- Spritzguss.- Beschichtungsverfahren.- 8 Zwei Fallbeispiele für Biomaterialien.- Das künstliche Hüftgelenk (Hüftgelenk-Endoprothese).- Künstlicher Knochenersatz.- 9 Kontrollierte Wirkstofffreisetzung.- 10 Die wichtigsten Biomineralien.- Calciumcarbonat.- Calciumphosphate.- Kieselsäure.- Eisenoxide.- Erdalkalisulfate.- 11 Prinzipien der Bildung von Biomineralien.- Kontrolle über die Kristallkeimbildung.- Kontrolle über das Kristallwachstum.- Kristallisation in abgegrenzten Bereichen (Kompartimenten).- Bildung eines Verbundes aus anorganischem Mineral und organischer Matrix.- Zusammenfügen von einzelnen Biokristalliten zu größeren Aggregaten.- Die organische Matrix.- 12 Fallbeispiele für die Biomineralisation.- Knochen.- Zähne.- Molluskenschalen.- Schalen und Skelette von marinen Einzellern.- Korallen.- Pathologische Mineralisation.- Evolution der Biomineralisation.- 13 Anhang.- Weiterführende Literatur.