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Glaskeramiken bestehend aus Seltenerd-dotierten Fluorid-
kristallen in einer Alumosilicat-Glasmatrix vereinen die Vor-
teile von fluoridischen Kristallen (z. B. geringe Phononen-
energie) mit der thermischen und chemischen Stabilität von
Alumosilicatgläsern. Viele dieser Gläser haben jedoch sehr
hohe Schmelztemperaturen, was ihre Herstellung in größe-
remMaßstab erschwert. In einem Forschungsprojekt mit
der AGH-University of Science and Technology, Krakau, Po-
len, untersuchen wir daher das Kristallisationsverhalten von
Erbium-dotierten Fluoroalumosilicatgläsern mit niedrigeren
Schmelztemperaturen sowie das Lumineszenzverhalten der
daraus resultierenden Glaskeramiken (Abb. 3). Fluoreszen-
zuntersuchungen zeigten, dass Erbium in die fluoridischen
Phasen (z. B. BaGdF
5
) eingebaut wurde, was in langen Fluo-
reszenzlebensdauern (um die 600 µs) resultierte.
Abb. 3. (a) Phasenseparation in einem Fluoroaluminosilicatglas;
(b, c) Glaskeramik mit BaGdF5-Kristallen.
FORSCHUNG — 77
Glasionomerzemente (GIZ) werden seit den 1980er Jahren
erfolgreich in der Zahnmedizin eingesetzt. Sie bieten ver-
schiedene Vorteile (chemische Bindung an Knochen, ge-
zielte Abgabe therapeutischer Ionen), die auch für Kno-
chenzemente interessant sind [4]. Leider können dentale
Glasionomerzemente aufgrund ihres hohen Gehalts an
toxischen Aluminium-Ionen nicht als Knochenzemente
eingesetzt werden.
GIZ härten aus durch eine Neutralisationsreaktion
zwischen einer polymeren Säure und einem säurelhydro-
lysierbarem Glas, üblicherweise ein Alumosilicatglas. In
einer bilateralen Kooperation mit der Åbo Akademi, Finn-
land, wurden Aluminium-freie Gläser hergestellt und cha-
rakterisiert, deren Lösungsverhalten sie für den Einsatz in
GIZ prädestiniert [2]. In einem aktuellen DFG-Projekt ge-
meinsam mit Prof. Dr. Felix Schacher wird der Einfluss von
Aluminium-freien Gläsern sowie neuartigen, hochver-
zweigten Polycarboxylaten auf das Aushärteverhalten
sowie die mechanischen Eigenschaften von GIZ unter-
sucht. Ziel ist es dabei, über die Variation von zur Verfü-
gung stehenden Kationen sowie dem Vernetzungsgrad
der Polymerkomponente die Eigenschaften gezielt einzu-
stellen. Dabei sollen auch resorbierbare Zemente auf Ba-
sis von hydrolysierbaren Polymeren synthetisiert werden.
[4] Fuchs M., Gentleman E., Shahid S., Hill R.G., Brauer D.S. (2015):
Therapeutic ion-releasing bioactive glass ionomer bone cements with
improved mechanical strength and radiopacity. Frontiers in Materials.
DOI:10.3389/fmats.2015.00063.
Abb. 2. (a) Unbeschichtete
und (b) beschichtete Faser
aus bioaktivem Glas;
(c) bis (f) bioaktive Glasfasern
unterschiedlicher
Durchmesser (in Kooperation
mit dem IPHT Jena);
(g) SiO
2
-Nanopartikel (in
Kooperation mit Prof. Felix
Schacher); (h) Gefügebild
eines gesinterten typischen
bioaktiven Glases sowie
(i) eines bioaktiven Glases mit
verbessertem Sinterverhalten
(in Kooperation
mit der BAM, Berlin).
Fluoroalumosilicatgläser
Glasionomerzemente