@article{MaiWolskiPuciulMalinowskaetal.2018, author = {Mai, Tobias and Wolski, Karol and Puciul-Malinowska, Agnieszka and Kopyshev, Alexey and Gr{\"a}f, Ralph and Bruns, Michael and Zapotoczny, Szczepan and Taubert, Andreas}, title = {Anionic polymer brushes for biomimetic calcium phosphate mineralization}, series = {Polymers}, volume = {10}, journal = {Polymers}, number = {10}, publisher = {MDPI}, address = {Basel}, issn = {2073-4360}, doi = {10.3390/polym10101165}, pages = {17}, year = {2018}, abstract = {This article describes the synthesis of anionic polymer brushes and their mineralization with calcium phosphate. The brushes are based on poly(3-sulfopropyl methacrylate potassium salt) providing a highly charged polymer brush surface. Homogeneous brushes with reproducible thicknesses are obtained via surface-initiated atom transfer radical polymerization. Mineralization with doubly concentrated simulated body fluid yields polymer/inorganic hybrid films containing AB-Type carbonated hydroxyapatite (CHAP), a material resembling the inorganic component of bone. Moreover, growth experiments using Dictyostelium discoideum amoebae demonstrate that the mineral-free and the mineral-containing polymer brushes have a good biocompatibility suggesting their use as biocompatible surfaces in implantology or related fields.}, language = {en} } @misc{SchneiderGuenterTaubert2018, author = {Schneider, Matthias and G{\"u}nter, Christina and Taubert, Andreas}, title = {Co-deposition of a hydrogel/calcium phosphate hybrid layer on 3D printed poly(lactic acid) scaffolds via dip coating}, series = {Postprints der Universit{\"a}t Potsdam : Mathematisch-Naturwissenschaftliche Reihe}, journal = {Postprints der Universit{\"a}t Potsdam : Mathematisch-Naturwissenschaftliche Reihe}, number = {1057}, issn = {1866-8372}, doi = {10.25932/publishup-47442}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus4-474427}, pages = {21}, year = {2018}, abstract = {The article describes the surface modification of 3D printed poly(lactic acid) (PLA) scaffolds with calcium phosphate (CP)/gelatin and CP/chitosan hybrid coating layers. The presence of gelatin or chitosan significantly enhances CP co-deposition and adhesion of the mineral layer on the PLA scaffolds. The hydrogel/CP coating layers are fairly thick and the mineral is a mixture of brushite, octacalcium phosphate, and hydroxyapatite. Mineral formation is uniform throughout the printed architectures and all steps (printing, hydrogel deposition, and mineralization) are in principle amenable to automatization. Overall, the process reported here therefore has a high application potential for the controlled synthesis of biomimetic coatings on polymeric biomaterials.}, language = {en} } @article{SchneiderGuenterTaubert2018, author = {Schneider, Matthias and G{\"u}nter, Christina and Taubert, Andreas}, title = {Co-deposition of a hydrogel/calcium phosphate hybrid layer on 3D printed poly(lactic acid) scaffolds via dip coating}, series = {Polymers}, volume = {10}, journal = {Polymers}, number = {3}, publisher = {MDPI}, address = {Basel}, issn = {2073-4360}, doi = {10.3390/polym10030275}, pages = {19}, year = {2018}, abstract = {The article describes the surface modification of 3D printed poly(lactic acid) (PLA) scaffolds with calcium phosphate (CP)/gelatin and CP/chitosan hybrid coating layers. The presence of gelatin or chitosan significantly enhances CP co-deposition and adhesion of the mineral layer on the PLA scaffolds. The hydrogel/CP coating layers are fairly thick and the mineral is a mixture of brushite, octacalcium phosphate, and hydroxyapatite. Mineral formation is uniform throughout the printed architectures and all steps (printing, hydrogel deposition, and mineralization) are in principle amenable to automatization. Overall, the process reported here therefore has a high application potential for the controlled synthesis of biomimetic coatings on polymeric biomaterials.}, language = {en} } @misc{HentrichTauerEspanoletal.2017, author = {Hentrich, Doreen and Tauer, Klaus and Espanol, Montserrat and Ginebra, Maria-Pau and Taubert, Andreas}, title = {EDTA and NTA effectively tune the mineralization of calcium phosphate from bulk aqueous solution}, series = {Postprints der Universit{\"a}t Potsdam : Mathematisch-Naturwissenschaftliche Reihe}, journal = {Postprints der Universit{\"a}t Potsdam : Mathematisch-Naturwissenschaftliche Reihe}, number = {1095}, issn = {1866-8372}, doi = {10.25932/publishup-46918}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus4-469186}, pages = {23}, year = {2017}, abstract = {This study describes the effects of nitrilotriacetic acid (NTA) and ethylenediaminotetraacetic acid (EDTA) on themineralization of calciumphosphate from bulk aqueous solution. Mineralization was performed between pH 6 and 9 and with NTA or EDTA concentrations of 0, 5, 10, and 15 mM. X-ray diffraction and infrared spectroscopy show that at low pH, mainly brushite precipitates and at higher pH, mostly hydroxyapatite forms. Both additives alter the morphology of the precipitates. Without additive, brushite precipitates as large plates. With NTA, the morphology changes to an unusual rod-like shape. With EDTA, the edges of the particles are rounded and disk-like particles form. Conductivity and pH measurements suggest that the final products form through several intermediate steps.}, language = {en} } @article{HentrichTauerEspanoletal.2017, author = {Hentrich, Doreen and Tauer, Klaus and Espanol, Montserrat and Ginebra, Maria-Pau and Taubert, Andreas}, title = {EDTA and NTA effectively tune the mineralization of calcium phosphate from bulk aqueous solution}, series = {Biomimetics}, volume = {2}, journal = {Biomimetics}, number = {4}, publisher = {MDPI}, address = {Basel}, issn = {2313-7673}, doi = {10.3390/biomimetics2040024}, pages = {21}, year = {2017}, abstract = {This study describes the effects of nitrilotriacetic acid (NTA) and ethylenediaminotetraacetic acid (EDTA) on themineralization of calciumphosphate from bulk aqueous solution. Mineralization was performed between pH 6 and 9 and with NTA or EDTA concentrations of 0, 5, 10, and 15 mM. X-ray diffraction and infrared spectroscopy show that at low pH, mainly brushite precipitates and at higher pH, mostly hydroxyapatite forms. Both additives alter the morphology of the precipitates. Without additive, brushite precipitates as large plates. With NTA, the morphology changes to an unusual rod-like shape. With EDTA, the edges of the particles are rounded and disk-like particles form. Conductivity and pH measurements suggest that the final products form through several intermediate steps.}, language = {en} } @phdthesis{Hentrich2017, author = {Hentrich, Doreen}, title = {Grenzfl{\"a}chen-kontrollierte Mineralisation von Calciumphosphat}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus4-398236}, school = {Universit{\"a}t Potsdam}, pages = {163}, year = {2017}, abstract = {In der vorliegenden Arbeit konnte gezeigt werden, dass die beiden verwendeten Amphiphile mit Cholesterol als hydrophoben Block, gute Template f{\"u}r die Mineralisation von Calciumphosphat an der Wasser/Luft-Grenzfl{\"a}che sind. Mittels Infrarot-Reflexions-Absorptions-Spektroskopie (IRRAS), R{\"o}ntgenphotoelektronenspektroskopie (XPS), Energie dispersiver R{\"o}ntgenspektroskopie (EDXS), Elektronenbeugung (SAED) und hochaufl{\"o}sende Transmissionselektronenmikroskopie (HRTEM) konnte die erfolgreiche Mineralisation von Calciumphosphat f{\"u}r beide Amphiphile an der Wasser/Luft-Grenzfl{\"a}che nachgewiesen werden. Es konnte auch gezeigt werden, dass das Phasenverhalten der beiden Amphiphile und die bei der Mineralisation von Calciumphosphat gebildeten Kristallphasen nicht identisch sind. Beide Amphiphile {\"u}ben demnach einen unterschiedlichen Einfluss auf den Mineralisationsverlauf aus. Beim CHOL-HEM konnte sowohl nach 3 h als auch nach 5 h Octacalciumphosphat (OCP) als einzige Kristallphase mittels XPS, SAED, HRTEM und EDXS nachgewiesen werden. Das A-CHOL hingegen zeigte bei der Mineralisation von Calciumphosphat nach 1 h zun{\"a}chst eine nicht eindeutig identifizierbare Vorl{\"a}uferphase aus amorphen Calciumphosphat, Brushit (DCPD) oder OCP. Diese wandelte sich dann nach 3 h und 5 h in ein Gemisch, bestehend aus OCP und ein wenig Hydroxylapatit (HAP) um. Die Schlussfolgerung daraus ist, dass das CHOL-HEM in der Lage ist, dass w{\"a}hrend der Mineralisation entstandene OCP zu stabilisieren. Dies geschieht vermutlich durch die Adsorption des Amphiphils bevorzugt an der OCP Oberfl{\"a}che in [100] Orientierung. Dadurch wird die Spaltung entlang der c-Achse unterdr{\"u}ckt und die Hydrolyse zum HAP verhindert. Das A-CHOL ist hingegen sterisch anspruchsvoller und kann wahrscheinlich aufgrund seiner Gr{\"o}ße nicht so gut an der OCP Kristalloberfl{\"a}che adsorbieren verglichen zum CHOL HEM. Das CHOL-HEM kann also die Hydrolyse von OCP zu HAP besser unterdr{\"u}cken als das A-CHOL. Da jedoch auch beim A-CHOL nach einer Mineralisationszeit von 5 h nur wenig HAP zu finden ist, w{\"a}re auch hier ein Stabilisierungseffekt der OCP Kristalle m{\"o}glich. Um eine genaue Aussage dar{\"u}ber treffen zu k{\"o}nnen, sind jedoch zus{\"a}tzliche Kontrollexperimente notwendig. Es w{\"a}re zum einen denkbar, die Mineralisationsexperimente {\"u}ber einen l{\"a}ngeren Zeitraum durchzuf{\"u}hren. Diese k{\"o}nnten zeigen, ob das CHOL-HEM die Hydrolyse vom OCP zum HAP komplett unterdr{\"u}ckt. Außerdem k{\"o}nnte nachgewiesen werden, ob beim A-CHOL das OCP weiter zum HAP umgesetzt wird oder ob ein Gemisch beider Kristallphasen erhalten bleibt. Um die Mineralisation an der Wasser/Luft-Grenzfl{\"a}che mit der Mineralisation in Bulkl{\"o}sung zu vergleichen, wurden zus{\"a}tzlich Mineralisationsexperimente in Bulkl{\"o}sung durchgef{\"u}hrt. Dazu wurden Nitrilotriessigs{\"a}ure (NTA) und Ethylendiamintetraessigs{\"a}ure (EDTA) als Mineralisationsadditive verwendet, da NTA unter anderem der Struktur der hydrophilen Kopfgruppe des A-CHOLs {\"a}hnelt. Es konnte gezeigt werden, dass ein Vergleich der Mineralisation an der Grenzfl{\"a}che mit der Mineralisation in Bulkl{\"o}sung nicht ohne weiteres m{\"o}glich ist. Bei der Mineralisation in Bulkl{\"o}sung wird bei tiefen pH-Werten DCPD und bei h{\"o}heren pH-Werten HAP gebildet. Diese wurde mittels R{\"o}ntgenpulverdiffraktometrie Messungen nachgewiesen und durch Infrarotspektroskopie bekr{\"a}ftigt. Die Bildung von OCP wie an der Wasser/Luft-Grenzfl{\"a}che konnte nicht beobachtet werden. Es konnte auch gezeigt werden, dass beide Additive NTA und EDTA einen unterschiedlichen Einfluss auf den Verlauf der Mineralisation nehmen. So unterscheiden sich zum einen die Morphologien des gebildeten DCPDs und zum anderen wurde beispielsweise in Anwesenheit von 10 und 15 mM NTA neben DCPD auch HAP bei einem Ausgangs-pH-Wert von 7 nachgewiesen. Da unser Augenmerk speziell auf der Mineralisation von Calciumphosphat an der Wasser/Luft-Grenzfl{\"a}che liegt, k{\"o}nnten Folgeexperimente wie beispielsweise GIXD Messungen durchgef{\"u}hrt werden. Dadurch w{\"a}re es m{\"o}glich, einen {\"U}berblick {\"u}ber die gebildeten Kristallphasen nach unterschiedlichen Reaktionszeiten direkt auf dem Trog zu erhalten. Es konnte weiterhin gezeigt werden, dass auch einfache Amphiphile in der Lage sind, die Mineralisation von Calciumphosphat zu steuern. Amphiphile mit Cholesterol als hydrophoben Block bilden offensichtlich besonders stabile Monolagen an der Wasser/Luft-Grenzfl{\"a}che. Eine Untersuchung des Einflusses {\"a}hnlicher Amphiphile mit unterschiedlichen hydrophilen Kopfgruppen auf das Mineralisationsverhalten von Calciumphosphat w{\"a}re durchaus interessant.}, language = {de} } @article{SalamaNeumannGuenteretal.2014, author = {Salama, Ahmed and Neumann, Mike and G{\"u}nter, Christina and Taubert, Andreas}, title = {Ionic liquid-assisted formation of cellulose/calcium phosphate hybrid materials}, series = {Beilstein journal of nanotechnology}, volume = {5}, journal = {Beilstein journal of nanotechnology}, publisher = {Beilstein-Institut zur F{\"o}rderung der Chemischen Wissenschaften}, address = {Frankfurt, Main}, issn = {2190-4286}, doi = {10.3762/bjnano.5.167}, pages = {1553 -- 1568}, year = {2014}, abstract = {Cellulose/calcium phosphate hybrid materials were synthesized via an ionic liquid-assisted route. Scanning electron microscopy, transmission electron microscopy, energy-dispersive X-ray spectroscopy, X-ray diffraction, infrared spectroscopy, and thermogravimetric analysis/differential thermal analysis show that, depending on the reaction conditions, cellulose/hydroxyapatite, cellulose/ chlorapatite, or cellulose/monetite composites form. Preliminary studies with MC3T3-E1 pre-osteoblasts show that the cells proliferate on the hybrid materials suggesting that the ionic liquid-based process yields materials that are potentially useful as scaffolds for regenerative therapies.}, language = {en} } @phdthesis{Mai2016, author = {Mai, Tobias}, title = {Polymerunterst{\"u}tzte Calciumphosphatmineralisation}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus4-89056}, school = {Universit{\"a}t Potsdam}, year = {2016}, abstract = {Im Verlauf dieser Arbeit sind Blockcopolymere verschiedener Ladung auf Basis von PEO mit hohen Molekulargewichten durch lebendende freie radikalische Polymerisation hergestellt worden. Die Polymere sind einfach im Grammmaßstab herstellbar. Sie zeigen sowohl einen großen Einfluss auf die Nukleation als auch auf die Aufl{\"o}sung von Calciumphosphat. Gleichwohl scheint das Vorhandensein von positiven Gruppen (Kationen, Ampholyten und Betainen) keinen dramatischen Einfluss auf die Nukleation zu haben. So verursachen Polymere mit positiven Ladungen die gleiche Retentionwirkung wie solche, die ausschließlich anionische Gruppen enthalten. Aus der Verwendung der kationischen, ampholytischen und betainischen Copolymere resultiert allerdings eine andersartige Morphologie der Niederschl{\"a}ge, als aus der Verwendung der Anionischen hervorgeht. Bei der Stabilisierung einer HAP-Oberfl{\"a}che setzt sich dieser Trend fort, das heißt, rein anionische Copolymere wirken st{\"a}rker stabilisierend als solche, die positive Ladungen enthalten. Durch Inkubation von menschlichem Zahnschmelz mit anionischen Copolymeren konnte gezeigt werden, dass die Biofilmbildung verglichen mit einer unbehandelten Zahnoberfl{\"a}che eingeschr{\"a}nkt abl{\"a}uft. All dies macht die Polymere zu interessanten Additiven f{\"u}r Zahnpflegeprodukte. Zus{\"a}tzlich konnten auf Basis dieser rein anionischen Copolymere Polymerb{\"u}rsten, ebenfalls {\"u}ber lebendende freie radikalische Polymerisation, hergestellt werden. Diese zeichnen sich durch einen großen Einfluss auf die Kristallphase aus und bilden mit dem CHAP des AB-Types das Material, welches auch in Knochen und Z{\"a}hnen vorkommt. Erste Cytotoxizit{\"a}tstests lassen auf das große Potential dieser Polymerb{\"u}rsten f{\"u}r Beschichtungen in der Medizintechnik schließen.}, language = {de} } @article{HamedMisbahSantosQuintanillaetal.2017, author = {Hamed Misbah, Mohamed and Santos, Mercedes and Quintanilla, Luis and G{\"u}nter, Christina and Alonso, Matilde and Taubert, Andreas and Carlos Rodriguez-Cabello, Jose}, title = {Recombinant DNA technology and click chemistry: a powerful combination for generating a hybrid elastin-like-statherin hydrogel to control calcium phosphate mineralization}, series = {Beilstein journal of nanotechnology}, volume = {8}, journal = {Beilstein journal of nanotechnology}, publisher = {Beilstein-Institut zur F{\"o}rderung der Chemischen Wissenschaften}, address = {Frankfurt, Main}, issn = {2190-4286}, doi = {10.3762/bjnano.8.80}, pages = {772 -- 783}, year = {2017}, abstract = {Understanding the mechanisms responsible for generating different phases and morphologies of calcium phosphate by elastin-like recombinamers is supreme for bioengineering of advanced multifunctional materials. The generation of such multifunctional hybrid materials depends on the properties of their counterparts and the way in which they are assembled. The success of this assembly depends on the different approaches used, such as recombinant DNA technology and click chemistry. In the present work, an elastin-like recombinamer bearing lysine amino acids distributed along the recombinamer chain has been cross-linked via Huisgen [2 + 3] cycloaddition. The recombinamer contains the SN(A)15 peptide domains inspired by salivary statherin, a peptide epitope known to specifically bind to and nucleate calcium phosphate. The benefit of using click chemistry is that the hybrid elastin-like-statherin recombinamers cross-link without losing their fibrillar structure. Mineralization of the resulting hybrid elastin-like-statherin recombinamer hydrogels with calcium phosphate is described. Thus, two different hydroxyapatite morphologies (cauliflower- and plate-like) have been formed. Overall, this study shows that crosslinking elastin-like recombinamers leads to interesting matrix materials for the generation of calcium phosphate composites with potential applications as biomaterials.}, language = {en} } @phdthesis{Ihlenburg2023, author = {Ihlenburg, Ramona}, title = {Sulfobetainhydrogele mit biomedizinischem Anwendungspotential und deren Netzwerkcharakterisierung im Gleichgewichtsquellzustand}, doi = {10.25932/publishup-60709}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus4-607093}, school = {Universit{\"a}t Potsdam}, pages = {xi, 228, xlviii}, year = {2023}, abstract = {In dieser Dissertation konnten erfolgreich mechanisch stabile Hydrogele {\"u}ber eine freie radikalische Polymerisation (FRP) in Wasser synthetisiert werden. Dabei diente vor allem das Sulfobetain SPE als Monomer. Dieses wurde mit dem {\"u}ber eine nukleophile Substitution erster bzw. zweiter Ordnung hergestellten Vernetzer TMBEMPA/Br umgesetzt. Die entstandenen Netzwerke wurden im Gleichgewichtsquellzustand im Wesentlichen mittels Niederfeld-Kernresonanzspektroskopie, R{\"o}ntgenkleinwinkelstreuung (SAXS), Rasterelektronenmikroskopie mit Tieftemperaturtechnik (Kryo-REM), dynamisch-mechanische Analyse (DMA), Rheologie, thermogravimetrische Analyse (TGA) und dynamische Differenzkalorimetrie (DSC) analysiert. Das hierarchisch aufgebaute Netzwerk wurde anschließend f{\"u}r die matrixgesteuerten Mineralisation von Calciumphosphat und -carbonat genutzt. {\"U}ber das alternierende Eintauchverfahren (engl. „alternate soaking method") und der Variation von Mineralisationsparametern, wie pH-Wert, Konzentration c und Temperatur T konnten dann verschiedene Modifikationen des Calciumphosphats generiert werden. Das entstandene Hybridmaterial wurde qualitativ mittels R{\"o}ntgenpulverdiffraktometrie (XRD), abgeschw{\"a}chte Totalreflexion-fouriertransformierte Infrarot Spektroskopie (ATR-FTIR), Raman-Spektroskopie, Rasterelektronenmikroskopie (REM) mit energiedispersiver R{\"o}ntgenspektroskopie (EDXS) und optischer Mikroskopie (OM) als auch quantitative mittels Gravimetrie und TGA analysiert. F{\"u}r die potentielle Verwendung in der Medizintechnik, z.B. als Implantatmaterial, ist die grundlegende Einsch{\"a}tzung der Wechselwirkung zwischen Hydrogel bzw. Hybridmaterial und verschiedener Zelltypen unerl{\"a}sslich. Dazu wurden verschiedene Zelltypen, wie Einzeller, Bakterien und adulte Stammzellen verwendet. Die Wechselwirkung mit Peptidsequenzen von Phagen komplettiert das biologische Unterkapitel. Hydrogele sind mannigfaltig einsetzbar. Diese Arbeit fasst daher weitere Projektperspektiven, auch außerhalb des biomedizinischem Anwendungsspektrums, auf. So konnten erste Ans{\"a}tze zur serienm{\"a}ßige bzw. maßgeschneiderte Produktion {\"u}ber das „Inkjet" Verfahren erreicht werden. Um dies erm{\"o}glichen zu k{\"o}nnen wurden erfolgreich weitere Synthesestrategien, wie die Photopolymerisation und die redoxinitiierte Polymerisation, ausgenutzt. Auch die Eignung als Filtermaterial oder Superabsorber wurde analysiert.}, language = {de} }