Calciumoxalat als potentielles Biomaterial - Kontrolle der Morphologie und Hydratphase

Abstract

In der vorliegenden Arbeit wurden Calciumoxalat-Partikel durch eine einfache Kristallisation von Calciumchlorid Dihydrat mit Natriumoxalat im wässrigen Milieu in Gegenwart von verschiedenen ionischen Polymer-Additiven erhalten. Durch den gezielten Einsatz von Polyvinylphosphonsäure und Polyvinylaminen und durch die Variation verschiedener Parameter wie Polymerkonzentration, Calciumoxalat-Konzentration, Zeit und Temperatur, konnten Calciumoxalat-Kristalle mit verschiedenen Morphologien und Hydratphasen beobachtet werden. Auf diese Weise wurden beispielsweise tetragonale bipyramidale Calciumoxalat Dihydrat-Partikel synthetisiert, deren Form mit zunehmender Polymer- konzentration über gestreckte bipyramidale Prismen, zu kapselfömigen Kristallen mit aufgewachsenen Subkristallen und letztendlich zurück zu gestreckten stäbchenförmigen, bipyramidalen Prismen wechselte. Über die mechanistischen Details der Bildung von Calciumoxalat, insbesondere der Phasenumwandlungen, ist bisher nur sehr wenig bekannt. Daher beschäftigte sich diese Arbeit mit der Synthese von amorphem Calciumoxalat in Abwesenheit von Additiven. Durch die Reaktion von Calciumchlorid Dihydrat mit Dimethyloxalat in ethanolischen Lösungsmittel, konnten bei Raumtemperatur amorphe Calciumoxalat-Nanopartikel mit einer durchschnittlichen Größe von 10 nm erhalten werden. Die Synthese von amorphem Calciumoxalat kann nicht nur dabei helfen die Bildung von komplexen Biomineralien in lebenden Systemen zu erklären, sondern auch Aufschluss über den Kristallisationsmechanismus im Allgemeinen geben. Mit Hilfe einer Ultraschallbehandlung konnten durch alkalische Hydrolyse von Dimethyloxalat sphärische Calciumoxalat Monohydrat-Nanopartikel mit einer Größe zwischen 40 und 50 nm in Ethylenglykol hergestellt werden. Da Calciumoxalat ein Hauptbestandteil von Harnsteinen ist, wurden die erhaltenen Nanopartikel anschließend in künstlichen Urin eingelegt, um mögliche weitere Aufklärung über Harnsteinbildung zu gewinnen.Im letzten Teil dieser Arbeit wurden an Calciumoxalat Monohydrat-Partikeln spezifisch- bindenden Peptidsequenzen unter Nutzung der molekularbiologischen Selektionsmethode "Phage Display" identifiziert. Diese Sequenzen sollten in zukünftigen Experimenten gezielt zur Kristallisation von Calciumoxalat eingesetzt werden, um eine mögliche inhibierenden Wirkung auf Harnsteine erzielen zu können.