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Fragestellung: Hydroxylapatit (HA) beschichtete Impalantate erweisen sich bei der Osseointegration gegenüber unbeschichtetem Titan als deutlich überlegen. Eine Beschichtung mit zyklischem RGD (c(RGDfK)), das spezifisch von αVβ3 und αVβ5 Integrinen gebunden wird, erzielte in Tierexperimente ebenfalls ein deutlich verbessertes Einwachsverhalten. Wir haben hier untersucht, inwieweit HA und c(RGDfK) in vitro die Adhäsion von Osteoprogenitorzellen und Osteoblasten gegenüber unbeschichtetem Titan verbessern können.

Methodik: Osteoprogenitorzellen wurden aus Spongiosa isoliert, die im Rahmen von Hüft-TEP´s anfiel und mit dem Serumersatz Ultroser G expandiert. Osteoblasten wurden durch Zugabe von Dexamethason, Ascorbinsäure und β-Glycerophosphat aus den Osteoprogenitorzellen differenziert. Die Zellen wurden jeweils serumfrei auf den Testmaterialien ausgesät, um einen Einfluss von Serumproteinen auf die Zelladhäsion auszuschließen.

Ergebnisse: Osteoprogenitorzellen adhärierten deutlich besser an unbeschichtetes raueres Titan (Ra=8,2 µm) als an weniger raueres gesandstrahltes Titan (Ra=2,7 µm). Beschichtung von weniger rauem Titan mit HA führte fast zu einer Verdopplung der Adhäsion, während es die Adhäsion an raues Titan nicht verbessern konnte. Eine Beschichtung mit c(RGDfK) konnte die Adhäsion von Osteoprogenitorzellen an Titan unabhängig von der Rauhigkeit um bis zu 40% verbessern. Weiterhin zeigten sich Unterschiede im Adhäsionsverhalten zwischen Osteoprogenitorzellen und Osteoblasten. Während eine Beschichtung mit HA die Adhäsion von Osteoprogenitorzellen vergleichsweise stärker verbesserte als bei Osteoblasten, hatte die Beschichtung mit c(RGDfK) eine stärkere Verbesserung der Adhäsion von Osteoblasten zur Folge. Vorinkubation von Titan und HA mit den adhäsionsvermittelnden Serumproteinen Fetuin, Fibronektin oder Vitronektin verdoppelte die Adhäsion von Osteoblasten an weniger raues Titan, die Adhäsion an HA wurde von Fibronektin und Vitronektin geringfügig verbessert.

Schlussfolgerungen: Sowohl Osteoprogenitorzellen als auch Osteoblasten können an HA und unbeschichtetes gesandstrahltes Titan auch ohne Vermittlung von Adhäsionsproteinen binden, wobei die Verbesserung der Adhäsion durch HA gegenüber unbeschichtetem Titan auf einer Erhöhung der Rauhigkeit beruhen kann. Obwohl Zelladhäsion auch ohne Adhäsionsproteine möglich war, ist eine Besiedelung der Materialoberfläche durch Serumproteine von deutlichem Vorteil für die Biokompatibilität in vitro und in vivo. Sowohl Osteoprogenitorzellen als Osteoblasten konnten an c(RGDfK) binden, wobei die Verbesserung der Adhäsion vom Differenzierungsgrad der Zellen abhing. Allerdings spielten hier auch die jeweiligen Kulturbedingungen eine Rolle, so dass die tatsächliche Funktion von Osteoprogenitorzellen und Osteoblasten bei dem verbesserten Einwachsen von c(RGDfK) beschichtetem Titan in vivo in weiteren Versuche geklärt werden soll.