In vitro Apatit-Mineralisierung: Ein Beitrag zur Klärung der Keimbildung und primären Reifung anorganischer apatitischer Minerale an einer fibrillären organischen Matrix

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Elektronenmikroskopische Untersuchungen an Ultradünnschnitten bei hoher Vergrößerung haben für alle untersuchten Hartgewebe (Knochen, Dentin, Zahnschmelz, etc.) gezeigt, daß die ersten Mineralbildungen apatitische Ca-Phosphat-Stränge, aufgebaut aus Nanometer-Inseln, darstellen. Elektronen-FeinbereichsbeugungsUntersuchungen haben ergeben, daß sie mit der bipolaren Apatitc-Achse parallel zu den Strängen der fibrillären Matrix-Fragmente verlaufen. Die Inseln wachsen damit in beide Längsrichtungen mit gleicher Wahrscheinlichkeit, so daß die Mittenabstände zwischen den Inseln die Abstände zwischen den Keimbildungszentren entlang der fibrillären Matrix-Fragmente widerspiegeln. Die bisherigen Mittenabstandsmessungen wurden an in vivo mineralisierten Apatitbildungen durchgeführt, bei denen in den meisten Fällen nicht genügend bekannt war, welche nichtkollagenen fibrillären Matrixmoleküle im jeweils vorliegenden Fall als Matrix dienten. Im Rahmen dieses beantragten Projektes sollen dünne Schichten entmineralisierter, homogenisierter Hartgewebe hergestellt werden, an denen eine Apatit-Remineralisierung in vitro durchgeführt werden soll. Dabei sollen die jeweiligen Keimbildungszentren mit ihren Mittenabständen bestimmt werden. Im Vergleich zu diesen Mineralisierungsuntersuchungen soll an reinen isolierten fibrillären, nichtkollagenen und an kollagenen Matrixmolekülen bzw. Matrixmolekül-Komplexen eine ApatitMineralisierung in vitro durchgeführt werden. Nach Messung der Mittenabstände zwischen benachbarten Nanometer-Kristallinseln sollen diese dann direkt auf die betreffenden definierten fibrillären Molekül- bzw. Molekül-Komplexe bezogen und damit die entsprechenden Keimbildungszentren und ihre Abstände indirekt bestimmt werden; diese Untersuchungen stellen eine Grundlage zur definierten in vitro Reproduktion organischer Hartgewebsmatrixen mit den entsprechenden anorganischen Ca-Phosphat-Mineralen, ein angestrebtes Ziel in der Knochenprothetik und Implantatforschung, dar.