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Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie
71. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Unfallchirurgie, 93. Tagung der Deutschen Gesellschaft für Orthopädie und Orthopädische Chirurgie und 48. Tagung des Berufsverbandes der Fachärzte für Orthopädie und Unfallchirurgie

24. - 27.10.2007, Berlin

Plasmagestützte Kollagenbeschichtung von Implantatmaterialien zur Erhöhung der Biokompatibilität

Meeting Abstract

  • J. Hauser - BG Kliniken Bergmannsheil, Universitätsklinik für Plastische Chirurgie, Bochum, Germany
  • C. Krüger - BG Kliniken Bergmannsheil, Chirurgische Forschung, Bochum, Germany
  • S. Bensch - BG Kliniken Bergmannsheil, Chirurgische Forschung, Bochum, Germany
  • H. Halfmann - Ruhr-Universität, Lehrstuhl für Allgemeine Elektrotechnik und Plasmatechnik, Bochum, Germany
  • P. Awakowicz - Ruhr-Universität, Lehrstuhl für Allgemeine Elektrotechnik und Plasmatechnik, Bochum, Germany
  • S.A. Esenwein - BG Kliniken Bergmannsheil, Chirurgische Universitätsklinik, Bochum, Germany

Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie. 71. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Unfallchirurgie, 93. Tagung der Deutschen Gesellschaft für Orthopädie und Orthopädische Chirurgie, 48. Tagung des Berufsverbandes der Fachärzte für Orthopädie. Berlin, 24.-27.10.2007. Düsseldorf: German Medical Science GMS Publishing House; 2007. DocE28-1510

Die elektronische Version dieses Artikels ist vollständig und ist verfügbar unter: http://www.egms.de/de/meetings/dkou2007/07dkou142.shtml

Veröffentlicht: 9. Oktober 2007

© 2007 Hauser et al.
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Gliederung

Text

Fragestellung: Die eingeschränkte Biokompatibilität vieler medizinischer Implantatmaterialien stellt nach wie vor ein großes Problem dar, und die Beschichtung von Implantatmaterialien wie z. B. Metallen und Kunststoffen mit zelladhäsiven Substanzen ist äußerst schwierig. Eine mögliche Lösung könnte durch den Einsatz von so genannten Niederdruckplasmen erreicht werden, was im Rahmen dieser Studie untersucht wurde.

Methodik: Um die Biokompatibilität von Implantatmaterialien zu erhöhen, wurden in dieser Studie Silikon- und Prüfkörper aus Implantatstahl (Legierung X2CrNiMo18-15-3 und Silikon) mit bioaktiven Molekülen beschichtet und hinsichtlich des Anwachsverhaltens humaner Zellen sowie deren Proliferationsrate untersucht. Je vier Prüfkörper wurden in einem doppelt induktiv gekoppeltem Plamareaktor mit einem Gasgemisch aus Argon, Wasserstoff, Stickstoff und Sauerstoff (je 5 sccm) bei einem Druck von 20 Pascal für insgesamt 2min. plasmabehandelt. Die Proben wurden dann in einer 0,05mg/ml Kollagen-Typ-I in 0.02M Essigsäurelösung für 10min. inkubiert und anschließend das nicht adhärente Kollagen mittels PBS-Puffer abgespült. Je vier nicht plasmabehandelte Prüfkörper dienten als Kontrolle und wurden der gleichen Kollagenbeschichtungsmethode unterzogen. Zur Analyse der Zellproliferation und der Zelladhäsion wurden auf den kollagenbeschichteten Prüfkörper osteoblastäre SAOS-2-Zellen kultiviert. Nach einer Inkubationszeit von 5 Tagen wurden die Zellen auf dem Untersuchungsgut mittels Mikrofluorophotographie analysiert und zusätzlich durch eine quantitative Bildanalyse (AnalySIS 3.1, Soft Imaging System, Münster) ausgewertet. Die Adhärenzanalyse der Zellen auf den Implantatoberflächen erfolgte durch eine Calcein-AM Färbung. Die Proliferation der Zellen wurde mit dem EZ4U-Kit (Biomedica, Wien, Östereich) im nicht radioaktiven Verfahren auf Basis der MTT-Reaktion gemessen.

Ergebnisse: Die Kollagen-I-Beschichtung konnte lediglich auf den plasmabehandelten Implantatmaterialien haltbar aufgebracht werden. Bei den nicht plamabehandelten Oberflächen beider Implantattypen war die Kollagenschicht nicht haltbar und wurde durch das Abspülen mit PBS-Puffer nahezu vollständig von der Oberfläche gelöst. Bei der Analyse der Proliferationsrate der SAOS-2 Zellen zeigte sich, dass die Proliferation der Zellen auf den kollagenbeschichteten Prüfkörpern um 50% höher war als auf den nicht beschichteten. Ebenfalls konnte bei der Auswertung der Calcein-AM Färbung nachgewiesen werden, dass die Anzahl von vitalen und adhärenten Zellen auf den kollagenbeschichteten Materialien signifikant erhöht war.

Schlussfolgerungen: Die Behandlung von Silkon-und Metallprüfkörpern mit kaltem Niederdruckplasma ermöglicht eine schonende Beschichtung der Implantatmaterialen mit Polyaminosäuren und erhöht somit die Biokompatibilität in vitro.