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Dr. rer. nat. Katrin Hurle

Bereichsnavigation: Angewandte Mineralogie
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    • Prof. Dr. Matthias Göbbels
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    • Prof. Dr. Jürgen Neubauer
    • Dr. rer. nat. Katrin Hurle
    • Dr. rer. nat. Daniel Jansen
    • M.Sc. Franz Becker
    • M.Sc. Nicholas Fobbe
    • M.Sc. Julian Goergens
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    • M.Sc. Jakob Schreiber
    • MSc. Pauline Rost
    • M.Sc. Karla Späth
    • M.Sc. Daniel Wagner
    • Dr. rer. nat. Julian Johannes Wolf
    • Dipl.-Ing. (FH) Christian Abe
    • Bettina Engl
    • Cornelia Geisler, B.A.
    • M.Sc. Sophia Villmow
    • Jocelyne Grosshauser
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    • Dr. rer. nat. Christoph Naber
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Dr. rer. nat. Katrin Hurle

Dr. rer. nat. Katrin Hurle

Hurle, Katrin

Geozentrum Nordbayern
Lehrstuhl für Mineralogie (Prof. Dr. Göbbels)

Raum: Raum HG 1.205
Schloßgarten 5 a
91054 Erlangen
  • Telefon: +49 9131 85-23984
  • Faxnummer: +49 9131 85-23734
  • E-Mail: katrin.hurle@fau.de
  • Webseite: https://www.gzn.nat.fau.de/mineralogie/team/hurle/

Forschungsschwerpunkte

  • Quantitative Röntgenbeugungsanalyse (QXRD) mittels Rietveld-Verfeinerung kombiniert mit der G-Faktor-Methode, einschließlich Modellen zur Verfeinerung von anisotropen Kristallitgrößen
  • Untersuchung von Hydratationsreaktionen mittels in-situ QXRD, Wärmeflusskalorimetrie und 1H-NMR
  • Hydratationskinetik von teilamorphisierten Calcium- und Magnesiumphosphatzementen
  • Einfluss von Dotierungselementen und organischen Zusatzstoffen (z.B. Phytinsäure, Polymere) auf das Hydratationsverhalten von Calciumphosphat- und Calciumcarbonatzementen
  • Untersuchung von präfabrizierten Zementpasten
  • QXRD-Charakterisierung von Lithiumsilikat-Glaskeramiken für die Anwendung als Zahnersatzmaterial

 

2022

  • 3D-Druck von Li-Brushit/Seidenfibroin-Nanokompositen zur Knochenregeneration

    (Drittmittelfinanzierte Einzelförderung)

    Laufzeit: 1. April 2022 - 31. März 2023
    Mittelgeber: Deutscher Akademischer Austauschdienst (DAAD)
    Abstract

    Knochendefekte resultierend aus Traumata, Tumorentfernungen oder Knocheninfektionen stellen eine große gesellschaftliche Herausforderung dar, verstärkt durch den steigenden Anteil älterer Patient/innen aufgrund der stetig zunehmenden Lebenserwartung. Die möglichst effektive Behandlung derartiger Knochendefekte zur Verbesserung der Lebensqualität der Betroffenen ist daher von hoher Relevanz. Trotz der beeindruckenden Fortschritte in der Entwicklung synthetischer Materialien zur Knochenregeneration bleiben einige klinische Probleme nach wie vor ungelöst. Ziel des beantragten Forschungsprojekts ist daher die Entwicklung von 3D-gedruckten Nanokompositen bestehendaus Brushitzement und Seidenfibroin (SF), welche hohes Potential zur Erfüllung der strukturellen und biologischen Anforderungen des menschlichen Knochens und damit zur Knochenregeneration aufweisen.

    →Mehr Informationen
  • Wechselwirkungsmechanismen von medizinischen Wirkstoffen mit Calciumphosphatzementen für die Anwendung als pharmakologisch aktiver Knochenersatzstoff

    (Drittmittelfinanzierte Einzelförderung)

    Laufzeit: seit 1. Juli 2022
    Mittelgeber: DFG-Einzelförderung / Sachbeihilfe (EIN-SBH)
    →Mehr Informationen

2021

  • Dentale Glaskeramiken im System SiO2 - Li2O - ZrO2 mit verbesserter Lebensdauer: Mechanismen der Kristallisation und Widerstand gegenüber langsamen Risswachstum

    (Drittmittelfinanzierte Gruppenförderung – Teilprojekt)

    Titel des Gesamtprojektes: Dentale Glaskeramiken im System SiO2 - Li2O - ZrO2
    Laufzeit: seit 1. Oktober 2021
    Mittelgeber: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)
    Abstract

    Materialklassen, die den natürlichen Zähnen ähneln, wie polykristalline Keramiken, Glaskeramiken und Keramik-Methacrylat-Komposite werden seit einiger Zeit für den Zahnersatz bevorzugt. Das erste kommerzielle Produkt basierte auf einem nicht-stöchiometrischen Mehrkomponentensystem SiO2-Li2O-Al2O3-K2O-P2O5-ZrO2-ZnO, das vorkristallisiert und anschließend aufgeschmolzen und in eine Form aus feuerfestem Material gespritzt wurden. Die resultierende Glaskeramik erreichte einen Kristallisationsgrad von ~70 Vol.-% mit länglichen Li2Si2O5-Kristalliten und weist sehr gute mechanische Eigenschaften auf.

    Der Forschungsansatz ermöglicht es, Beziehungen zwischen den mechanischen Eigenschaften, der Zusammensetzung und der Mikrostruktur, entweder in der Glaskeramik oder im Restglas zu ermitteln. Dazu wird der Einflusss des SiO2/Li2O-Molverhältnisses auf das Kristallisationsverhalten von Li2SiO3- und Li2Si2O5-Phasen analysiert und der Effekt der ZrO2-Zugabe bei konstantem SiO2/Li2O-Verhältnissen auf Kristallisationskinetik und Netzwerkstruktur des Restglases untersucht.

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2019

  • Crystallographic analysis of Cu2+ doped β-tricalcium phosphate by Rietveld refinement and influence on the hydration kinetics

    (Projekt aus Eigenmitteln)

    Laufzeit: 1. Januar 2019 - 31. Dezember 2021
    →Mehr Informationen

2018

  • Enzymatisch aktiviertes Abbinden dotierter Calciumphosphatzemente

    (Drittmittelfinanzierte Einzelförderung)

    Laufzeit: 1. Januar 2018 - 31. Dezember 2019
    Mittelgeber: Deutscher Akademischer Austauschdienst (DAAD)
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2017

  • Mechanistische Analyse von Mineralisationsvorgängen in modifizierten anorganischen Knochenzementen mit enzymatischer Kontrolle der Abbindereaktion

    (Drittmittelfinanzierte Einzelförderung)

    Laufzeit: 1. März 2017 - 31. Mai 2020
    Mittelgeber: DFG-Einzelförderung / Sachbeihilfe (EIN-SBH)
    Abstract

    Bei der medizinischen Anwendung von Calciumphosphatzementen(CPCs) werden zunehmend minimal-invasive Eingriffe angestrebt, beidenen der Zement direkt in den Defekt injiziert wird. Problematisch istdabei oftmals die Phasenseparation von fester und flüssigerZementphase (filter-pressing). Das beantragte Forschungsprojektbefasst sich daher im ersten Teil mit der Modifizierung der Rheologieund damit der Injizierbarkeit von CPCs durch oberflächenladungstransferierende Additive. Ein bruschit- sowie ein apatitbildender CPCwerden jeweils zur Einstellung einer geeigneten Rheologie mitPhytinsäure (IP6) bzw. Na-Phytat modifiziert. Die Chelatreaktion desIP6 mit Ca2+-Ionen aus der Zementlösung lässt zudem eineVerbesserung der mechanischen Eigenschaften der Zementeerwarten. Die Aushärtereaktion der Zemente wird mechanistischmittels Wärmeflusskalorimetrie, zeitaufgelöster XRD, in-situ 1H-NMR,FTIR bzw. RAMAN-Spektroskopie sowie zeitaufgelöstenFestigkeitsprüfungen untersucht, um ein detailliertes Verständnis desAushärtemechanismus mit IP6 als Additiv zu erzielen. In einemzweiten Projektansatz werden wasserbasierte, präfabrizierteZementpasten realisiert, deren Abbindereaktion durch das EnzymPyrophosphatase initiiert wird. Diese sind aufgrund ihrer einfachenklinischen Anwendbarkeit von hoher praktischer Relevanz. AlsModellsystem wird zunächst eine Suspension von alphaTricalciumphosphat in Wasser mit Pyrophosphationen als Inhibitor derHydratation untersucht. Die Hydratation wird dann durch Zugabe vonPyrophosphatase kontrolliert eingeleitet, wobei die inhibierenden Pyrophosphat- zu abbindebeschleunigenden Orthophosphationengespalteten werden. Auf Grundlage der daraus erzielten Ergebnissewird anschließend ein Struvit-bildender Magnesiumphosphat-Zementmit Zusatz von Seidenfibroin zur Zementflüssigkeit untersucht. DasSeidenfibroin sorgt durch seine Gelierung für außergewöhnlicheMaterialeigenschaften, die Injektion solcher Zementformulierungenwird jedoch durch die sehr schnelle Gelierung des Fibroins verhindert.Im vorliegenden Projekt wird daher als alternative Formulierung einewässrige Suspension von Mg3(PO4)2 mit gelöstemAmmoniumpyrophosphat und Seidenfibroin untersucht. Durch Zugabevon Pyrophosphatase soll ebenfalls Orthophosphat produziertwerden, welches die Bildung von Struvit sowie die Gelierung desSeidenfibroins kontrolliert einleiten soll. Abschließend ist diebiologische Charakterisierung der in dieser Studie entwickeltenZementkomposite durch in vitro Versuche mit osteoblastären undosteoklastären Zelllinien vorgesehen, um die Zytokompatibilität derKomposite und deren grundsätzliche Eignung für die medizinischeAnwendung sicherzustellen. Die im Projekt gewonnenen Erkenntnissesollen das Verständnis der Abbindereaktion von mineralischenKnochenzementen derart erweitern, dass zukünftig Eigenschaften wiedie Rheologie der Pasten sowie ein durch den Anwender stimuliertesAbbindeverhalten gezielter einstellbar sind.

    →Mehr Informationen

Publikationen

2022

  • Friedrich B., Lyer S., Janko C., Unterweger H., Brox R., Cunningham S., Dutz S., Taccardi N., Bikker FJ., Hurle K., Sebald H., Lenz M., Spiecker E., Fester L., Hackstein H., Strauss R., Boccaccini AR., Bogdan C., Alexiou C., Tietze R.:
    Scavenging of bacteria or bacterial products by magnetic particles functionalized with a broad-spectrum pathogen recognition receptor motif offers diagnostic and therapeutic applications
    In: Acta Biomaterialia 141 (2022), S. 418-428
    ISSN: 1742-7061
    DOI: 10.1016/j.actbio.2022.01.001
  • Hurle K., Maia FR., Ribeiro VP., Pina S., Oliveira JM., Götz-Neunhoeffer F., Reis RL.:
    Osteogenic lithium-doped brushite cements for bone regeneration
    In: Bioactive Materials (2022)
    ISSN: 2452-199X
    DOI: 10.1016/j.bioactmat.2021.12.025
  • Lubauer J., Belli R., Peterlik H., Hurle K., Lohbauer U.:
    Grasping the Lithium hype: Insights into modern dental Lithium Silicate glass-ceramics
    In: Dental Materials 38 (2022), S. 318-332
    ISSN: 0109-5641
    DOI: 10.1016/j.dental.2021.12.013
  • Wallis D., Harris J., Böhm C., Wang D., Zavattieri P., Feldner P., Merle B., Pipich V., Hurle K., Leupold S., Hansen LN., Marin F., Wolf S.:
    Erratum: Progressive changes in crystallographic textures of biominerals generate functionally graded ceramics (Mater. Adv. (2022) DOI: 10.1039/d1ma01031j)
    In: Materials Advances 3 (2022), S. 2598-
    ISSN: 2633-5409
    DOI: 10.1039/d2ma90020c
  • Weichhold J., Götz-Neunhoeffer F., Hurle K., Gbureck U.:
    Pyrophosphate ions inhibit calcium phosphate cement reaction and enable storage of premixed pastes with a controlled activation by orthophosphate addition
    In: Ceramics International 48 (2022), S. 15390-15404
    ISSN: 0272-8842
    DOI: 10.1016/j.ceramint.2022.02.073

2021

  • Contreras Jaimes AT., de Pablos-Martín A., Hurle K., Martins de Souza e Silva J., Berthold L., Kittel T., Boccaccini AR., Brauer DS.:
    Deepening our understanding of bioactive glass crystallization using TEM and 3D nano-CT
    In: Journal of the European Ceramic Society (2021)
    ISSN: 0955-2219
    DOI: 10.1016/j.jeurceramsoc.2021.02.051
  • Hurle K., Oliveira JM., Reis RL., Pina S., Götz-Neunhoeffer F.:
    Ion-doped Brushite Cements for Bone Regeneration
    In: Acta Biomaterialia (2021)
    ISSN: 1742-7061
    DOI: 10.1016/j.actbio.2021.01.004
  • Lubauer J., Belli R., Petschelt A., Cicconi MR., Hurle K., Lohbauer U.:
    Concurrent kinetics of crystallization and toughening in multicomponent biomedical SiO2-Li2O-P2O5-ZrO2 glass-ceramics
    In: Journal of Non-Crystalline Solids 554 (2021), Art.Nr.: 120607
    ISSN: 0022-3093
    DOI: 10.1016/j.jnoncrysol.2020.120607
  • Maqbool M., Nawaz Q., Ur Rehman MA., Cresswell M., Jackson P., Hurle K., Detsch R., Goldmann W., Shah AT., Boccaccini AR.:
    Synthesis, characterization, antibacterial properties, and in vitro studies of selenium and strontium co-substituted hydroxyapatite
    In: International Journal of Molecular Sciences 22 (2021), Art.Nr.: 4246
    ISSN: 1422-0067
    DOI: 10.3390/ijms22084246
  • Nawaz Q., De Pablos-Martin A., Berthold L., De Souza E Silva JM., Hurle K., Boccaccini AR.:
    Mapping the elemental and crystalline phase distribution in Cu2+ doped 45S5 bioactive glass upon crystallization
    In: Crystengcomm (2021)
    ISSN: 1466-8033
    DOI: 10.1039/d1ce01160j
  • Wallis D., Harris J., Böhm C., Wang D., Zavattieri P., Feldner P., Merle B., Pipich V., Hurle K., Leupold S., Hansen LN., Marin F., Wolf S.:
    Progressive changes in crystallographic textures of biominerals generate functionally graded ceramics
    In: Materials Advances (2021)
    ISSN: 2633-5409
    DOI: 10.1039/d1ma01031j

2020

  • Kirsten J., Belli R., Wendler M., Petschelt A., Hurle K., Lohbauer U.:
    Crack growth rates in lithium disilicates with bulk (mis)alignment of the Li2Si2O5 phase in the [001] direction
    In: Journal of Non-Crystalline Solids 532 (2020), Art.Nr.: 119877
    ISSN: 0022-3093
    DOI: 10.1016/j.jnoncrysol.2019.119877
  • Myszka B., Schodder P., Leupold S., Barr M., Hurle K., Schüßler M., Demmert B., Biggemann J., Fey T., Boccaccini AR., Wolf S.:
    Shape Matters: Crystal Morphology and Surface Topography Alter Bioactivity of Bioceramics in Simulated Body Fluid
    In: Advanced Engineering Materials (2020)
    ISSN: 1438-1656
    DOI: 10.1002/adem.202000044
  • Nawaz Q., de Pablos-Martín A., Martins de Souza e Silva J., Berthold L., Hurle K., Contreras Jaimes AT., Sitarz M., Brauer DS., Boccaccini AR.:
    Crystallization study of sol–gel derived 13-93 bioactive glass powder
    In: Journal of the European Ceramic Society (2020)
    ISSN: 0955-2219
    DOI: 10.1016/j.jeurceramsoc.2020.09.052
  • Nawaz Q., de Pablos-Martín A., Martins de Souza e Silva J., Hurle K., Jaimes AT., Brauer DS., Boccaccini AR.:
    New insights into the crystallization process of sol-gel–derived 45S5 bioactive glass
    In: Journal of the American Ceramic Society (2020)
    ISSN: 1551-2916
    DOI: 10.1111/jace.17124
  • Späth K., Götz-Neunhoeffer F., Hurle K.:
    Cu2+ doped β-tricalcium phosphate: Solid solution limit and crystallographic characterization by rietveld refinement
    In: Journal of Solid State Chemistry 285 (2020), Art.Nr.: 121225
    ISSN: 0022-4596
    DOI: 10.1016/j.jssc.2020.121225

2019

  • Belli R., Lohbauer U., Götz-Neunhoeffer F., Hurle K.:
    Crack-healing during two-stage crystallization of biomedical lithium (di)silicate glass-ceramics
    In: Dental Materials (2019)
    ISSN: 0109-5641
    DOI: 10.1016/j.dental.2019.05.013
  • Hurle K., Belli R., Götz-Neunhoeffer F., Lohbauer U.:
    Phase characterization of lithium silicate biomedical glass-ceramics produced by two-stage crystallization
    In: Journal of Non-Crystalline Solids 510 (2019), S. 42-50
    ISSN: 0022-3093
    DOI: 10.1016/j.jnoncrysol.2019.01.027
  • Lohbauer U., Belli R., Abdalla Alonso A., Götz-Neunhoeffer F., Hurle K.:
    Effect of sintering parameters on phase evolution and strength of dental lithium silicate glass-ceramics
    In: Dental Materials (2019)
    ISSN: 0109-5641
    DOI: 10.1016/j.dental.2019.07.002
  • Myszka B., Hurle K., Zheng K., Wolf S., Boccaccini AR.:
    Mechanical improvement of calcium carbonate cements by: In situ HEMA polymerization during hardening
    In: Journal of Materials Chemistry B 7 (2019), S. 3403-3411
    ISSN: 2050-750X
    DOI: 10.1039/c9tb00237e
  • Myszka B., Schüßler M., Hurle K., Demmert B., Detsch R., Boccaccini AR., Wolf S.:
    Phase-specific bioactivity and altered Ostwald ripening pathways of calcium carbonate polymorphs in simulated body fluid
    In: RSC Advances 9 (2019), S. 18232-18244
    ISSN: 2046-2069
    DOI: 10.1039/c9ra01473j
  • Weichhold J., Gbureck U., Götz-Neunhoeffer F., Hurle K.:
    Setting mechanism of a CDHA forming α-TCP cement modified with sodium phytate for improved injectability
    In: Materials 12 (2019), Art.Nr.: 2098
    ISSN: 1996-1944
    DOI: 10.3390/ma12132098

2018

  • Hurle K., Weichhold J., Brueckner M., Gbureck U., Brueckner T., Götz-Neunhoeffer F.:
    Hydration mechanism of a calcium phosphate cement modified with phytic acid
    In: Acta Biomaterialia 80 (2018), S. 378-389
    ISSN: 1742-7061
    DOI: 10.1016/j.actbio.2018.09.002

2017

  • Hurle K., Neubauer J., Götz-Neunhoeffer F.:
    Hydration mechanism of partially amorphized β-tricalcium phosphate
    In: Acta Biomaterialia 54 (2017), S. 429-440
    ISSN: 1742-7061
    DOI: 10.1016/j.actbio.2017.03.013
  • Hurle K., Neubauer J., Götz-Neunhoeffer F.:
    Hydration enthalpy of amorphous tricalcium phosphate resulting from partially amorphization of β-tricalcium phosphate
    In: BioNanoMaterials 18 (2017), S. 429-440
    ISSN: 2193-066X
    DOI: 10.1515/bnm-2016-0016
  • Toniolo N., Taveri G., Hurle K., Roether J., Ercole P., Dlouhy⁠ I., Boccaccini AR.:
    Fly-ash-based geopolymers: How the addition of recycled glass or red mud waste influences the structural and mechanical properties
    In: Journal of Ceramic Science and Technology 8 (2017), S. 411-419
    ISSN: 2190-9385
    DOI: 10.4416/JCST2017-00053

2016

  • Hurle K., Christel T., Gbureck U., Moseke C., Neubauer J., Götz-Neunhoeffer F.:
    Reaction kinetics of dual setting α-tricalcium phosphate cements
    In: Journal of Materials Science: Materials in Medicine 27 (2016), S. 1-13
    ISSN: 0957-4530
    DOI: 10.1007/s10856-015-5616-y

2015

  • Hurle K., Neubauer J., Bohner M., Doebelin N., Götz-Neunhoeffer F., Götz-Neunhoeffer F.:
    Calorimetry investigations of milled alpha-tricalcium phosphate (alpha-TCP) powders to determine the formation enthalpies of alpha-TCP and X-ray amorphous tricalcium phosphate
    In: Acta Biomaterialia 2015 (2015)
    ISSN: 1742-7061
    DOI: 10.1016/j.actbio.2015.05.026
  • Hurle K., Neubauer J., Götz-Neunhoeffer F.:
    Influence of Sr2+ on Calcium-Deficient Hydroxyapatite Formation Kinetics and Morphology in Partially Amorphized α-TCP
    In: Journal of the American Ceramic Society 99 (2015), S. 1055-1063
    ISSN: 1551-2916
    DOI: 10.1111/jace.14005

2014

  • Hurle K., Neubauer J., Bohner M., Döbelin N., Götz-Neunhoeffer F.:
    Effect of amorphous phases during the hydraulic conversion of alpha-TCP into calcium-deficient hydroxyapatite
    In: Acta Biomaterialia 10 (2014), S. 3931-3941
    ISSN: 1742-7061
    DOI: 10.1016/j.actbio.2014.03.017

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