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Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie
73. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Unfallchirurgie
95. Tagung der Deutschen Gesellschaft für Orthopädie und Orthopädische Chirurgie
50. Tagung des Berufsverbandes der Fachärzte für Orthopädie und Unfallchirurgie

21. - 24.10.2009, Berlin

In-vitro Untersuchungen der Zelladhäsion auf bioaktiven und anti-adhäsiven Plasmabeschichtungen für orthopädische Implantate

Meeting Abstract

  • A. Fritsche - Universität Rostock, Orthopädische Klinik und Poliklinik, Rostock, Germany
  • F. Lüthen - Biomedizinisches Forschungszentrum, AB Zellbiologie, Rostock, Germany
  • U. Lembke - DOT GmbH, Rostock, Germany
  • B. Finke - Leibniz-Institut für Plasmaforschung und Technologie, INP Greifswald, Greifswald, Germany
  • C. Zietz - Universität Rostock, Orthopädische Klinik und Poliklinik, Rostock, Germany
  • R. Bader - Universität Rostock, Orthopädische Klinik und Poliklinik, Rostock, Germany

Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie. 73. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Unfallchirurgie, 95. Tagung der Deutschen Gesellschaft für Orthopädie und Orthopädische Chirurgie, 50. Tagung des Berufsverbandes der Fachärzte für Orthopädie. Berlin, 21.-24.10.2009. Düsseldorf: German Medical Science GMS Publishing House; 2009. DocPO12-1423

DOI: 10.3205/09dkou623, URN: urn:nbn:de:0183-09dkou6233

Published: October 15, 2009

© 2009 Fritsche et al.
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Fragestellung: Die Oberflächenveredelung von orthopädischen Implantaten durch Beschichtung gewinnt zunehmend an Bedeutung. Um aseptische Endoprothesenlockerungen zu vermeiden, ist eine gute knöcherne Integration der Implantate erforderlich. Mit Hilfe von bioaktiven Plasmabeschichtungen konnte eine verbesserte Proliferation von Knochenzellen auf Titanproben (TiAl6V4) beobachtet werden. Bei temporären Implantaten ist dagegen ein Anwachsen der Zellen nicht erwünscht, so dass anti-adhäsive Beschichtungen von Vorteil sind. Ziel der Arbeit ist die Ermittung der Adhäsionskräfte von Knochenzellen auf Oberflächen, die mit unterschiedlichen Plasmaverfahren modifiziert wurden, um eine Aussage über das mögliche spätere Einwachsverhalten im Knochen entwicklungsbegleitend treffen zu können.

Methodik: Polierte, scheibenförmige TiAl6V4-Proben (30 mm Durchmesser und 8 mm Dicke) wurden mit einer Plasma polimerisierten Allylamin (PPAAm) Beschichtung und einer hydrophoben Plasmabeschichtung versehen. Als Kontrolle dienten unbeschichtete Probekörper. Die Proben wurden mit floureszenz markierten MG-63 Zellen auf definierten radialen Positionen ausgesät und über 18 h bei 37° C und 5% CO2 inkubiert. Anschließend wurden die Proben in einem Adhäsionsmessstand, basierend auf dem "spinning disc" Prinzip, eingebracht und in Zellmedium für 3 min rotiert. Über die lineare Abhängigkeit zwischen radialer Position und Rotationsgeschwindigkeit konnte die Scherkraft, an der Position an der 50% der anhaftenden Zellen abgeschert waren, berechnet werden. Die Adhäsionskraft ergab sich aus der Scherkraft multipliziert mit der jeweils ermittelten Zellquerschnittsfläche.

Ergebnisse und Schlussfolgerungen: Gegenüber der Kontrolloberfläche (poliertes TiAl6V4), konnte eine signifikant gesteigerte Adhäsionskraft der MG-63 Knochenzellen auf PPAAm beschichteten TiAl6V4-Proben ermittelt werden. Auf der hydrophoben Plasmabeschichtung sind die Zellen morphologisch stark verändert, welches sich zudem in den Adhäsionsuntersuchungen als deutliche Reduzierung der Adhäsionskraft gegenüber der Kontrolle bemerkbar machte.

Durch den Einsatz von unterschiedlichen Plasmabeschichtungsverfahren kann das Adhäsionsverhalten von Knochenzellen auf Implantatoberflächen sowohl positiv als auch negativ beeinflusst werden. Die Untersuchungen bestätigen die bioaktiven Eigenschaften der PPAAm Beschichtung und die anti-adhäsiven Eigenschaften der hydrophoben Plasmabeschichtung. Derartige in-vitro Versuche können in der Entwicklung neuer Beschichtungsverfahren richtungsweisende Erkenntnisse liefern. Weiterführende Untersuchungen mit primären Osteoblasten sowie mit weiteren Oberflächenmodifikationen werden zurzeit durchgeführt.