Synthesis and processing of active calcium phosphate cements
- Reference number
- RMA15-0110
- Start and end dates
- 160501-220331
- Amount granted
- 28 540 631 SEK
- Administrative organization
- Uppsala University
- Research area
- Materials Science and Technology
Summary
MAIN OBJECTIVES Our overall objective is to develop new methods to synthesize and process calcium phosphate precursor powders and injectable/moldable cements for hard tissue replacement applications. It is key for a future clinical use, to create understanding of the influence from process and material parameters on the release and interaction of active molecules and ions from the cement. The specific aim is to develop new methods to synthesize and process bone inductive calcium phosphate precursor powders containing Si, Sr or pyrophosphates as well as bone active phosphoserines. CONDENSED WORK PLAN The project contain five main work packages; precursor synthesis, synthesis of phosphoserines, processing of cement pastes, modelling and experiments of setting and hardening of cements plus evaluation of properties in key bench and preclinincal studies. The project also contain tasks to study the powders and cements using advanced material analysis techniques. EXPECTED RESULTS The main results from a sucessful project is expected to be: 1. Documentation of processes for formation of phosphoserine (and variants of), Sr and Si substituted and coformed Ca-pyrophosphate with reactive calcium phosphates. 2. Theoretical understanding of the formation of the precursors and the cements 3. Documentation of the effect of the cements in bench and preclinical testing 4. New innovations related to new synthesis techniques and processing of the targeted cements
Popular science description
Implantat för att ersätta förlorat eller skadat skelett är oftast metallbaserade. Metallimplantat är inerta och samverkar till en mycket liten del med kroppens egen vävnad. Detta kan leda till problem och revisionskirurgi vid lång användning. Nästa generation av implantat kommer vara avsedda att samverka med skelettet och stimulera läkning och återskapa den skadade vävnaden. Materialen kallas för induktiva och flera olika induktiva strategier är för tillfället i utvecklingsstadium, t.ex. injicerbara keramiska cement. Exempel på applikationer för induktiva keramiska cement är som benutfyllnadsmedel vid ryggkirurgi, estetiska tillämpningar samt inom kranioplastik. För att möte denna utmaning har vi skapat ett team med forskare och företag som representerar teoretisk modellering, materialsyntes, avancerad materialanalys samt materialforskning och tillverkning samt preklinisk utvärdering. Vårt övergripande mål är att utveckla nya metoder för att syntetisera och processa råvaror för induktiva kalciumfosfatcement samt skapa cement för hårdvävnadsapplikationer. Nyckeln till en framtida klinisk användning av de studerade materialen är att skapa förståelse för påverkan från process- och materialparametrar på samverkan mellan aktiva molekyler och omkringliggande ben samt deras effekt på själva cementen. Tillverkningsmetoderna innefattar polymersyntes, våtkemi samt fastfasdiffusion. Förväntat resultat från projektet är dokumenterade tillverkningsmetoder för råvaror till cement, processning av cementen samt förståelse av deras biologiska effekt från smådjurstudier. Dessutom kommer projektet jobba med teoretisk modellering av syntesprocessen samt verifiera modellerna med materialanalys.