gms | German Medical Science

Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie, 75. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Unfallchirurgie, 97. Tagung der Deutschen Gesellschaft für Orthopädie und Orthopädische Chirurgie, 52. Tagung des Berufsverbandes der Fachärzte für Orthopädie und Unfallchirurgie

25. - 28.10.2011, Berlin

Generierung zellselektiver Aluminiumoxid-Beschichtungen durch chemische Gasphasenabscheidung

Meeting Abstract

  • W. Metzger - Universitätskliniken des Saarlandes, Klinik für Unfall-, Hand- und Wiederherstellungschirurgie, Homburg, Germany
  • B. Schwab - Universitätskliniken des Saarlandes, Klinik für Unfall-, Hand- und Wiederherstellungschirurgie, Homburg, Germany
  • L. Schimmelpfennig - Universitätskliniken des Saarlandes, Klinik für Unfall-, Hand- und Wiederherstellungschirurgie, Homburg, Germany
  • C. Aktas - Leibniz Institut für Neue Materialien GmbH, Saarbrücken, Germany
  • Miro M. Martinez - Leibniz Institut für Neue Materialien GmbH, Saarbrücken, Germany
  • M. Oberringer - Universitätskliniken des Saarlandes, Klinik für Unfall-, Hand- und Wiederherstellungschirurgie, Homburg, Germany

Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie. 75. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Unfallchirurgie, 97. Tagung der Deutschen Gesellschaft für Orthopädie und Orthopädische Chirurgie, 52. Tagung des Berufsverbandes der Fachärzte für Orthopädie. Berlin, 25.-28.10.2011. Düsseldorf: German Medical Science GMS Publishing House; 2011. DocPO14-639

DOI: 10.3205/11dkou613, URN: urn:nbn:de:0183-11dkou6138

Veröffentlicht: 18. Oktober 2011

© 2011 Metzger et al.
Dieser Artikel ist ein Open Access-Artikel und steht unter den Creative Commons Lizenzbedingungen (http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/deed.de). Er darf vervielfältigt, verbreitet und öffentlich zugänglich gemacht werden, vorausgesetzt dass Autor und Quelle genannt werden.


Gliederung

Text

Fragestellung: Dauerimplantate zur Wiederherstellung der Gelenkfunktion oder als Knochenersatz erhalten durch die demografische Entwicklung zunehmende Bedeutung. Wichtigstes Problem dabei ist die verlässliche und langfristig stabile Osteointegration, die entscheidend von der Oberflächenstruktur des Implantats abhängt. Trotz intensiver Forschungen kommt es klinisch immer wieder zu Fibrosierungen mit Mikrobewegungen und Osteolysen. Die Entwicklung neuer, osteointegrativer Biomaterialien (z.B. Al2O3) ist daher von großer Bedeutung.

Es ist unser Ziel, Al2O3-Schichten definiert im Nano- und Mikrometermaßstab zu strukturieren, so dass die Adhäsion von humanen Osteoblasten (HOB) gefördert und die von humanen Fibroblasten (NHDF) minimiert wird.

Methodik: Mittels chemischer Gasphasenabscheidung (CVD) wurden Al2O3-Schichten auf Glasträgern als „Nanowires“ (NW) in abnehmender Dichte abgeschieden (ultra high density (UHD), high density (HD), medium density (MD), low density (LD)). Ein Teil der Al2O3-Schichten wurde nachfolgend mit 1, 2 oder 3 Laserimpulsen eines Nd-YAG-Lasers modifiziert.

Nach der materialwissenschaftlichen Charakterisierung der Schichten wurde in Zellkulturexperimenten mit NHDF und HOB der Einfluss der unterschiedlichen Topografien auf die Zellkompatibilität bei gleichbleibender Oberflächenchemie (n=5) im Vergleich zu Glas-Kontrollen untersucht. Als Parameter der Kompatibilität (Adhäsion und Zellwachstum) dienten Zelldichte und -fläche nach 2-tägiger Inkubation, sowie die Ergebnisse im WST-Test (Vitalität). Nach Normierung auf die Kontrollen wurde die Signifikanz mittels t-Test überprüft (p <0,05).

Ergebnisse und Schlussfolgerungen:

  • Es ist möglich, NW in unterschiedlichen Dichten auf Glasträgern abzuscheiden und anschließend die Topographie definiert durch Laserbehandlung zu modifizieren.
  • Signifikant höhere Zelldichten für HOB gegenüber NHDF zeigten sich bei MD, MD 3x, HD, HD 2x, UHD, UHD 2x und UHD 3x. Die Zellfläche als Maß für die zelluläre Adhäsion war für HOB gegenüber NHDF auf MD, MD 3x, HD, UHD, UHD 1x, UHD 2x, und UHD 3x erhöht.
  • Im WST-Test zeigten sich keine relevanten Unterschiede zwischen beiden Zelltypen.

Die Ergebnisse zeigen, dass Al2O3-Schichten unterschiedlicher Topografie mittels CVD auf Glas abgeschieden und nachfolgend mittels Laserbehandlung modifiziert werden können. Aufgrund der vorliegenden Ergebnisse erscheinen MD, HD und UHD geeignet zu sein, zellselektive Beschichtungen herzustellen, die im Bereich der Implantologie Anwendung finden könnten. Zur Erreichung dieses Ziels steht momentan die kovalente Ankopplung osteoinduktiver Faktoren über Silane im Vordergrund, während die nachfolgende Lasermodifikation nicht weiter verfolgt werden wird.