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Dr. rer. nat. Katrin Hurle

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    • Prof. Dr. Friedlinde Götz-Neunhoeffer
    • 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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    • Dr. rer. nat. Julian Johannes Wolf
    • Dipl.-Ing. (FH) Christian Abe
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  • Books

Dr. rer. nat. Katrin Hurle

Dr. rer. nat. Katrin Hurle

Hurle, Katrin

Geozentrum Nordbayern
Chair of Mineralogy (Prof. Dr. Göbbels)

Room: Room HG 1.205
Schloßgarten 5 a
91054 Erlangen
  • Phone number: +49 9131 85-23984
  • Fax number: +49 9131 85-23734
  • Email: katrin.hurle@fau.de
  • Website: https://www.gzn.nat.fau.de/mineralogie/team/hurle/

Research Topics

  • Quantitative X-ray diffraction (QXRD) by Rietveld refinement combined with the G-factor method, including models for the refinement of anisotropic crystallite sizes
  • Investigation of hydration reactions by in-situ QXRD, isothermal calorimetry and 1H-NMR
  • Hydration kinetics of partially amorphized calcium and magnesium phosphate cements
  • Effect of ionic dopants and organic additives like phytic acid or polymers on the hydration of calcium phosphate and calcium carbonate cements
  • Investigation of pre-fabricated cement pastes
  • QXRD characterization of lithium silicate glass ceramics for dental application

2022

  • 3D printing of Li-Brushite/silk fibroin nanocomposites for bone regeneration.

    (Third Party Funds Single)

    Term: 1. April 2022 - 31. March 2023
    Funding source: Deutscher Akademischer Austauschdienst (DAAD)
    Abstract

    Bone defects resulting from trauma, tumor removal or bone infections represent a major social challenge, exacerbated by the increasing proportion of elderly patients due to steadily rising life expectancy. The most effective treatment of such bone defects to improve the quality of life of those affected is therefore of high relevance. Despite the impressive progress in the development of synthetic materials for bone regeneration, some clinical problems still remain unsolved. Therefore, the aim of the proposed research project is the development of 3D-printed nanocomposites consisting of brushite cement and silk fibroin (SF), which show high potential to fulfill the structural and biological requirements of human bone and thus to regenerate bone.

    →More information
  • Wechselwirkungsmechanismen von medizinischen Wirkstoffen mit Calciumphosphatzementen für die Anwendung als pharmakologisch aktiver Knochenersatzstoff

    (Third Party Funds Single)

    Term: since 1. July 2022
    Funding source: DFG-Einzelförderung / Sachbeihilfe (EIN-SBH)
    →More information

2021

  • Development of SiO2 – Li2O – P2O5 – ZrO2 dental glass-ceramic systems with extended lifetimes: crystallization mechanisms and resistance to subcritical crack growth

    (Third Party Funds Group – Sub project)

    Overall project: Dental glass-ceramic in the system SiO2 – Li2O – P2O5 – ZrO2
    Term: since 1. October 2021
    Funding source: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)
    Abstract

    Classes of materials that resemble natural teeth, such as polycrystalline ceramics, glass-ceramics and ceramic-methacrylate composites, have been preferred for tooth replacement for some time.

    The first commercial product was based on a non-stoichiometric multi-component SiO2-Li2O-Al2O3-K2O-P2O5-ZrO2-ZnO system that was pre-crystallised, then melted and injected into a mould made of refractory material. The resulting glass-ceramics reached a degree of crystallisation of ~70 vol% with elongated Li2Si2O5 crystallites exhibiting very good mechanical properties.

    The research approach makes it possible to determine relationships between the mechanical properties, composition and microstructure, either in the glass-ceramic or in the residual glass.

    For this purpose, the influence of the SiO2/Li2O molar ratio on the crystallisation behaviour of Li2SiO3 and Li2Si2O5 phases is analysed and the effect of ZrO2 addition at constant SiO2/Li2O ratio on crystallisation kinetics and network structure of the residual glass is investigated.

    →More information

2019

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

    (Own Funds)

    Term: 1. January 2019 - 31. December 2021
    →More information

2018

  • Enzymatisch aktiviertes Abbinden dotierter Calciumphosphatzemente

    (Third Party Funds Single)

    Term: 1. January 2018 - 31. December 2019
    Funding source: Deutscher Akademischer Austauschdienst (DAAD)
    →More information

2017

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

    (Third Party Funds Single)

    Term: 1. March 2017 - 31. May 2020
    Funding source: 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.

    →More information

 

Publications

 

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), p. 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), p. 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), p. 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), p. 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), Article No.: 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), Article No.: 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), Article No.: 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), Article No.: 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), p. 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), p. 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), p. 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), Article No.: 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), p. 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), p. 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), p. 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), p. 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), p. 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), p. 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), p. 3931-3941
    ISSN: 1742-7061
    DOI: 10.1016/j.actbio.2014.03.017
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