Dynamic in vitro calcification of bioprosthetic porcine valves: Evidence of apatite crystallization

Pettenazzo, Elena; Deiwick, M.; Thiene, Gaetano; Molin, Gianmario; Glasmacher, Birgit; Martignago, F.; Bottio, Tomaso; Reul, H.; Valente, Marialuisa

doi:10.1067/mtc.2001.112464

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“…Solche pathologischen Verkalkungen sind z. B. verantwortlich für Blasensteine,15, 189, 190 Arteriosklerose,141, 191–193 Zahnstein,45, 46 die Verkalkung von künstlichen Herzklappen,194–198 und verkalkte Menisken („Chondrocalcinose“) 199, 200. Abbildung 8 zeigt eine arteriosklerotische Ablagerung von Calciumphosphat (gemeinsam mit Cholesterin), die aus verkalkten Arterien isoliert wurde 193, 201.…”

Section: Die Pathologische Kristallisation Von Calciumphosphatenunclassified

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Die biologische und medizinische Bedeutung von Calciumphosphaten

Dorozhkin

Epple

2002

Angew. Chem.

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Die anorganische Komponente der Hartgewebe (Knochen und Zähne) von Säugetieren besteht aus Calciumphosphat, hauptsächlich aus Hydroxylapatit. Auch die meisten pathologischen Verkalkungen, die zu oft schweren Erkrankungen führen, beruhen letztlich auf der Kristallisation von Calciumphosphaten an unerwünschten Orten im Körper. Medizinisch wichtig ist hier vor allem die Arteriosklerose, d. h. die Blockierung von Blutgefäßen durch Cholesterin und Calciumphosphate. Die Kariesbildung beruht auf dem Ersatz des wenig löslichen, harten Hydroxylapatits durch andere, besser lösliche und weichere Calciumphosphatphasen. Osteoporose ist eine Demineralisierung von Knochen. Chemisch kann man die Bildung von Knochen und Zähnen genau wie die pathologische Verkalkung (Arteriosklerose) als eine In‐vivo‐Kristallisation bezeichnen, ebenso wie man Karies und Osteoporose als In‐vivo‐Auflösung von Calciumphosphat beschreiben kann. Calciumphosphate sind an vielen Stellen im Körper präsent. Viele Biomaterialien mit hoher Biokompatibilität beruhen daher auf diesen Materialien. Calciumphosphatzemente werden als Knochenersatz verwendet, und Titan‐Implantate zum Zahn‐ oder Hüftgelenkersatz werden mit Calciumphosphaten beschichtet, um das Anwachsen von Knochen und damit die mechanische Stabilität zu erhöhen. In diesem Aufsatz wird die biologische und medizinische Bedeutung der Calciumphosphate aus dem Blickwinkel eines Chemikers beleuchtet und an Beispielen erläutert.

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Section: Die Pathologische Kristallisation Von Calciumphosphatenunclassified

“…Es ist bis heute nicht klar, warum dies geschieht. Zumindest bei Herzklappen biologischen Ursprungs scheint eine Keimbildung an den Phospholipidgruppen von toten Zellen wahrscheinlich 194–198…”

Section: Die Pathologische Kristallisation Von Calciumphosphatenunclassified

Die biologische und medizinische Bedeutung von Calciumphosphaten

Dorozhkin

Epple

2002

Angew. Chem.

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“…According to the data available (Poloni and Ward 2014), the unwanted depositions could consist of many substances and all of them always lead to various diseases. Regarding the unwanted depositions of CaPO 4 , they are found in soft tissue calcification (in damaged joints, blood vessels, dysfunctional areas in the brain, diseased organs, scleroderma, prostate stones) (Reid and Andersen 1993;Scotchford and Ali 1995;P'ng et al 2008;Brancaccio and Cozzolino 2005;Goff and Reichard 2006;Bittmann et al 2003;Molloy and McCarthy 2006;Giachelli 2004;Kazama et al 2007), kidney (Giannossi and Summa 2012;Mukherjee 2014) and urinary (Zhu et al 2014;Huo et al 2015;Selvaraju et al 2015) stones, dental pulp stones and dental calculus (Kakei et al 2009;Kodaka et al 1988Kodaka et al , 1998Ç iftçioglu et al 1998;Hayashizaki et al 2008), salivary stones (Zelentsov et al 2001;Luers et al 2014), gall stones (Qiao et al 2013;Hussain and AlJashamy 2013), pineal gland calcifications (Güney et al 2013), atherosclerotic arteries and veins (Ortlepp et al 2004;Tomazic 2001;Marra et al 2006;Kurabayashi 2013), coronary calcification (Fitzpatrick et al 2003;Matsui et al 2015), damaged cardiac valves (Suvorova and Buffat 2005), calcification on artificial heart valves (Giachelli 2001; Pettenazzo et al 2001;...…”

Section: Antlersmentioning

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Calcium orthophosphates (CaPO 4 ): Occurrence and properties

Dorozhkin¹

2017

Morphologie

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“…In this work, we describe a modification of our methodology [5,6] inserting a device similar to that of UP into our valve tester. Using this combined method, five heart valve bioprostheses were tested for calcification at accelerated loading conditions, while immersed in solutions held at stable high supersaturation conditions throughout the test period.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

In vitro pH‐controlled calcification of biological heart valve prostheses

Krings¹,

Kanellopoulou

Mavrilas

et al. 2006

Materialwissenschaft Werkst

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Background: Bioprosthetic heart valves still suffer from calcification. In the department of Cryobiology & Biomaterials, we have established an in vitro calcification test method which is suitable for the investigation of calcification patterns of heart valves. In a modified test protocol we use the pH-dependency of the calcification process to control and stabilise the process by keeping the calcification ions more constant than in the established test protocol. Methods: Five glutaraldehyde-fixed porcine heart valve bioprostheses underwent accelerated dynamic in vitro calcification individually. Three valves were tested according to the established test protocol. Two valves were studied with the new pH-controlled loop system. pH drop was used as an index for the consumption of the calcification ions. The degree of calcification was determined by means of lX-ray (high resolution x-ray on mammography machine), conventional and micro computer tomography (CT, l-CT). Results: We determined the average degree of calcification after 12 million cycles. The value was calculated to be 12 % vs. 67 % (established vs. pH-controlled group) using lX-ray (2D), 3 % vs. 16 % using CT, and 3 % vs. 33 % using l-CT. Conclusion: A new faster and more potent in vitro calcification method has been developed. Optimisation of this pH-controlled method in order to implement an additional direct calcification ion concentration control is under construction.Keywords:In vitro calcification, biological heart valve prostheses, pH-value control

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Dynamic in vitro calcification of bioprosthetic porcine valves: Evidence of apatite crystallization

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Calcium orthophosphates (CaPO 4 ): Occurrence and properties

In vitro pH‐controlled calcification of biological heart valve prostheses

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