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Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie
74. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Unfallchirurgie
96. Tagung der Deutschen Gesellschaft für Orthopädie und Orthopädische Chirurgie
51. Tagung des Berufsverbandes der Fachärzte für Orthopädie und Unfallchirurgie

26. - 29.10.2010, Berlin

Adhäsions-reduzierte Titanoberflächen für Frakturimplantate – Untersuchung der frühen Fibroblasten-Biomaterial Interaktion

Meeting Abstract

  • S. Kuhn - Zentrum für Muskuloskeletale Chirurgie, Klinik und Poliklinik für Unfallchirurgie, Universitätsmedizin Mainz, Mainz, Germany
  • J. Kroth - Zentrum für Muskuloskeletale Chirurgie, Klinik und Poliklinik für Unfallchirurgie, Universitätsmedizin Mainz, Mainz, Germany
  • U. Ritz - Zentrum für Muskuloskeletale Chirurgie, Klinik und Poliklinik für Unfallchirurgie, Universitätsmedizin Mainz, Mainz, Germany
  • L. Müller - Zentrum für Muskuloskeletale Chirurgie, Klinik und Poliklinik für Unfallchirurgie, Universitätsmedizin Mainz, Mainz, Germany
  • R. Förch - Max-Planck-Institut für Polymerforschung, Mainz, Germany
  • P. Rommens - Zentrum für Muskuloskeletale Chirurgie, Klinik und Poliklinik für Unfallchirurgie, Universitätsmedizin Mainz, Mainz, Germany
  • BiomaTiCS

Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie. 74. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Unfallchirurgie, 96. Tagung der Deutschen Gesellschaft für Orthopädie und Orthopädische Chirurgie, 51. Tagung des Berufsverbandes der Fachärzte für Orthopädie. Berlin, 26.-29.10.2010. Düsseldorf: German Medical Science GMS Publishing House; 2010. DocEF16-1096

DOI: 10.3205/10dkou044, URN: urn:nbn:de:0183-10dkou0448

Published: October 21, 2010

© 2010 Kuhn et al.
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Fragestellung: In der unfallchirurgischen Frakturbehandlung stellen ausgeprägte bindegewebige Verwachsungen von Titanimplantaten mit umgebenden Weichteilstrukturen ein klinisch relevantes Problem dar. Die im Vergleich zu anderen Implantatwerkstoffen überschießende Gewebsreaktion scheint auf der Topographie und chemischen Zusammensetzung der oberflächlichen Titanoxidschicht zu basieren. Diese Bindegewebsreaktion mit dem Implantat kann insbesondere in der Handgelenks- und Handchirurgie zur Entwicklung von Tenosynovitiden und zu Bewegungseinschränkungen von Sehnen bis hin zu Sehnenrupturen führen. In dieser Arbeit wurde die gezielte Oberflächenmodifikation von Titanoberflächen mittels plasmagestützter Abscheidung Nanometer-dünner Hexamethyldisiloxan (HMDSO) Polymerschichten zur Reduzierung der Adhäsion und Proliferation von Fibroblasten auf Frakturimplantaten im Vergleich zu klinisch angewandten Titanoberflächen untersucht.

Methodik: Proliferationsassay:

Die Bestimmung der Zellproliferation erfolgte mit der AlamarBlue Messung indirekt über die Bestimmung der mitochondrialen metabolischen Aktivität der Zellen. Primäre humane Fibroblasten wurden hierzu auf die verschiedenen modifizierten Titanoberflächen aufgebracht und anschließend unter konstanten Bedingungen weiter kultiviert. Die Proliferationsmessung erfolgte im Abstand von 24 h bis zum Tag 7. Die Ergebnisse der Photometrie erlauben eine indirekte Messung der Zellproliferation über die Zeit.

Visualisierung mittels transduzierter vitaler Fibroblasten:

eGFP-transduzierte primäre humane Fibroblasten wurden auf die verschiedenen modifizierten Titanoberflächen aufgebracht und anschließend unter konstanten Bedingungen weiter kultiviert. Die Fibroblasten wurden nach Kolonisation auf der Titanoberfläche mittels konfokaler Laser-Scanning-Mikroskopie zu definierten Zeitpunkten (24h, 72h, 120h) visualisiert. Immersionslinsen erlaubten hierbei die Darstellung der Zellen ohne Entfernung des Kulturmediums. Zellmorphologie, Zellzahl und bewachsene Oberfläche wurden mittels Bildanalyse für die verschiedenen Oberflächen untersucht.

Ergebnisse und Schlussfolgerungen: Proliferationsassay:

Die Titanprobekörper mit plasmapolymerisierten HMDSO Schichten zeigten eine statistisch signifikante Reduzierung der Proliferation von Fibroblasten über den gesamten Versuchszeitraum von 7 Tagen im Vergleich zur klinisch angewandten Titanoberfläche (Referenz).

Visualisierung mittels transduzierter vitaler Fibroblasten:

Die plasmapolymerisierten-HMDSO Oberflächen zeigten eine ausgeprägte Reduktion der Zellzahl und bewachsenen Zelloberfläche im Vergleich zur Referenzoberfläche. Zusätzlich wiesen die Zellen die klassische Morphologie „ancorage-dependant“ Zellen auf antiadhäsiven Oberflächen, mit einer deutlich reduzierte Zellgröße und einer kugeligen, Zellfortsatz-armen Morphologie, auf.

Nanometer-dünner HMDSO-Schichten stellen einen hoffnungsvollen Ansatz zur Modifikation von unfallchirurgischen Titanimplantaten dar.