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Fragestellung: Die Unterbrechung der Hautbarriere am Weichteil-Implantat Übergang bildet ein kritisches Element transkutaner, osteointegrierter Prothesensysteme. Dreidimensional strukturierte Topographien könnten ein Einwachsen dermaler Strukturen ermöglichen und so zu einer Restitution der kutanen Barrierefunktion führen. Offen-porige Titan-basierte Oberflächen mit einer Voronoi-Dichte (VD) von 1,500 pp/cm³ sind bereits in der klinischen Anwendung zur Osteointegration von Prothesensystemen. Die VD bestimmt dabei Zahl und Größe der randomisiert generierten Poren. Durch Einstellung der VD lassen sich im Herstellungsprozess diese Parameter verändern.Diese Studie untersucht prospektiv-randomisiert den Einfluss der VD auf die zelluläre Erfassung Titan-basierter Topographien.

Methodik: Humane Dermis-Fibroblasten wurden für 42 Tage auf fünf Spezifikationen von 3D-strukturierten TiAl₆V₄-Topographien der VD 500, 1.000, 1.500, 2.000 und 3.000 pp/cm³ kultiviert. Plane Prüfkörper dienten als Kontrollgruppe. 1, 7, 28 und 42 Tage nach Besiedlung wurden Vitalität und Proliferationsverhalten in der Fluoreszenz-Mikroskopie sowie Zelladhäsion und -morphologie in der Rasterelektronenmikroskopie (REM) untersucht. ALP- und MTT- Assays stellten Stoffwechselaktivität und Viabilität dar. Mittels quantitativem MTT-Assay wurde zudem die jeweilige Zellzahl bestimmt.

Ergebnisse und Schlussfolgerung: Mit unterschiedlichen Verläufen konnte nach 42 Tagen Inkubation auf allen Prüfspezifikationen ein Anstieg von Zellzahl, Viabilität sowie Vitalität nachgewiesen werden. Auf niedrigeren VD (500, 1.000 und 1.500 pp/cm³) zeigten sich dabei höhere Zellzahlen (Δ_min n = 55.673, p < 0,00001) sowie eine deutlich höhere Viabilität (Δ_min = 0,059 OD, p < 0,00001) als auf den höheren VD (2.000 und 3.000 pp/cm³). Die Stoffwechselleistung der höchsten VD war dabei niedriger als bei den übrigen, auf vergleichbarem Niveau liegenden Spezifikationen (Δ_min = 0,006 OD, p = 0,05). Damit einhergehend wiesen insbesondere die Spezifikationen 1.000 und 1.500 pp/cm³ in der REM- sowie der fluoreszenzmikroskopischen Analytik eine gesteigerte zelluläre Erfassung der Topographie auf. Diese war gekennzeichnet durch eine nahezu vollständige zelluläre Umspannung sämtlicher Makroelemente der Matrix in allen vertikalen und horizontalen Schichten der Topographie. Auf höheren VD (2.000 und 3.000 pp/cm³) tendierten die Zellen mit zunehmender Konfluenz dagegen eher zu einem Überspannen der Oberfläche der Topographie, als zu einer vollständigen Erfassung.

Die VD beeinflusst die zelluläre Erfassung der Topographien. Eine im Vergleich niedrige VD, resultierend in einer geringeren Porenzahl bei höherem -durchmesser (1.000 und 1.500 pp/cm³), ermöglicht eine vollständigere zelluläre Erfassung 3D-strukturierter TiAl₆V₄-Oberflächen und damit günstigere Voraussetzungen für eine vollständige zelluläre Matrixerfassung in-vitro.