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Pseudomorphe Mineralumwandlung von Calcit, Dolomit, Magnesit und Witherit

Schultheiß, Stefanie :
Pseudomorphe Mineralumwandlung von Calcit, Dolomit, Magnesit und Witherit.
Technische Universität, Darmstadt
[Ph.D. Thesis], (2013)

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Item Type: Ph.D. Thesis
Title: Pseudomorphe Mineralumwandlung von Calcit, Dolomit, Magnesit und Witherit
Language: German
Abstract:

Ziel dieser Arbeit ist die Untersuchung von pseudomorphen Umwandlungsreaktionen zur Herstellung von Knochenersatzmaterialien. Über hydrothermale Umwandlung können beispielsweise aragonitische Korallenskelette in für Implantationszwecke geeigneten Hydroxylapatit überführt werden wobei die poröse Struktur erhalten bleibt. Auch andere Biominerale wie Straußeneier und Seeigelstachel können strukturtreu umgewandelt werden. Der Magnesiumgehalt des Ausgangsmaterials hat dabei Einfluss auf die gebildete Mineralphase. Um dies genauer zu untersuchen wurden Einkristalle (Calcit, Dolomit, Magnesit und Witherit) pseudomorph umgewandelt. Die neugebildete Mineralphase ist immer polykristallin und porös. Die Porosität erlaubt den Transport von frischem Fluid zur Umwandlungsfront, ohne den die Reaktion zum erliegen kommt. Bei der Umwandlung von Dolomit (CaMg(CO3)2) bildet sich ein biphasisches Schichtgefüge aus einer calciumreichen Phase (Whitlockit) und einer magnesiumreichen Phase (Dittmarit) aus. Das Gefüge wird zunehmend feinkörniger und dichter und letztlich kommt die Reaktion zum Stillstand. Die Phasenanteile von Hydroxylapatit, Whitlockit und Dittmarit werden vom Magnesiumgehalt des Ausgangsmaterials bestimmt. Whitlockit ist durch seine Resorbierbarkeit und den Magnesiumanteil besonders gut für Implantationszwecke geeignet. Durch die Wahl eines passenden Ausgangsmaterials (Porenstruktur und Magnesiumgehalt) kann durch hydrothermale Umwandlung ein geeignetes Knochenersatzmaterial hergestellt werden.

Alternative Abstract:
Alternative AbstractLanguage
Pseudomorphic replacement of the calcium carbonate polymorphs calcite and aragonite is well-known since it is used in the production of bone replacement materials from aragonitic coral skeletons. The hydrothermal reaction results in a pseudomorph of hydroxyapatite after calcite or aragonite. However hydrothermal conversion of magnesium-bearing calcite, for example sea urchin spines, produces tri-calcium phosphate or whitlockite, Ca9Mg(PO4)6(PO3OH), which shows better resorbability when implantet into human body. For studying the influence of magnesium on the resulting phase hydrothermal conversion of Calcite, dolomite and magnesite, as well as whiterite was carried out. The conversion led to a polycrystalline, porous structure. the development of a porosity is crucial for the replacement reaction, since it allows fluid transport to the conversion front. Conversion of dolomite resulted in a two phase pseudomorph consisting of whitlockite, and dittmarite. The structure gets more and more finde grained and dense and leads to a reaction standstill eventually. The magnesium content of the starting material influences the resulting phosphate phase. A suitable starting material (adequate pore structure and magnesium content) leads to a converted material ideal for bone implants.English
Place of Publication: Darmstadt
Uncontrolled Keywords: Pseudomorphose, Knochenersatzmaterial, Biomineral, Carbonat, hydrothermale Umwandlung
Classification DDC: 500 Naturwissenschaften und Mathematik > 550 Geowissenschaften
Divisions: 11 Department of Materials and Earth Sciences
11 Department of Materials and Earth Sciences > Earth Science > Geo-Material-Science
Date Deposited: 16 Dec 2013 12:06
Last Modified: 16 Dec 2013 12:06
URN: urn:nbn:de:tuda-tuprints-36842
Referees: Kleebe, Prof. Dr. Hans-Joachim and Schüth, Prof, Dr. Christoph
Refereed: 31 October 2013
URI: http://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/id/eprint/3684
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