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Fragestellung: Die klare, scharfe Sicht im Operationsfeld mikrochirurgischer Eingriffe wird oftmals durch anhaftendes Gewebe oder Blut an den feinen Spitzen der Instrumente beeinträchtigt. Die Greifeigenschaften werden durch Abstreifen wiederhergestellt, wenngleich Sekundärschäden riskiert werden. In diesem Projekt fokussieren wir uns auf nanostrukturierte Beschichtungen, die den natürlichen Lotus-Effekt imitieren mit dem Ziel, eine zell- und fluidabweisende Beschichtung zu identifizieren. Dafür wurden potentielle Beschichtungsentwürfe hinsichtlich biologischer Performance umfangreich in vitro und in vivo untersucht.

Methodik: Hybride Strukturen aus Hochleistungskeramik und Silikaten oder Polymeren wurden chemisch oder elektrochemisch auf Titansubstraten abgeschieden und in Zytotoxizitäts- und Proliferationsassays muriner Fibroblasten evaluiert. Für die Optimierung der Material-Zell-Grenzfläche wurden direkte Adhärenztests mithilfe humaner und muriner Fibroblasten durchgeführt. Die Hämokompatibilität wurde in einem humanen Vollblutmodell belegt. Bakterielle Adhärenztests rundeten die Charakterisierung der Beschichtung ab.

Ergebnisse: Wir konnten ein Hybridoxid identifizieren, welches die zelluläre Adhärenz um bis zu 88 % im Vergleich zu derzeit eingesetztem unbeschichteten Titan reduziert. Auch die bakterielle Anhaftung am Operationsbesteck ist herabgesetzt. Der Einsatz der beschichteten mikrochirurgischen Instrumente in vivo überzeugte durch bedeutend verminderte Blut- und Gewebe-Adhäsion.

Schlussfolgerung: Die hier vorgestellte innovative Instrumentenbeschichtung verbessert die Sicht, Präzision und Greifeigenschaften im Operationsfeld mikrochirurgischer Eingriffe durch zell- und fluidabweisende Charakteristika erheblich. Zusätzlich kann die reduzierte bakterielle Adhärenz zur Vermeidung nosokomialer Infektionen beitragen. Da auch Anforderungen wie Sterilisierbarkeit und Reinigung gewährleistet sind, könnte der Einsatz dieser innovativen Beschichtung den chirurgischen Operationsalltag verbessern.