gms | German Medical Science

Die Osteoinduktion ist ein grundlegender Mechanismus der Osseointegration von Implantaten in der Hals- und Kopfchirurgie. Dieses kann verbessert werden, indem die Titanoberfläche strukturiert wird. Es ist nicht bekannt, welcher Durchmesser von nanostrukturierten Poren eine optimale Osteoinduktivität ermöglicht und ob es hierfür einen biomimetischen Mechanismus gibt.

In dieser Studie wurde die Osteoinduktivität von nanoporösen Titanoberflächen auf multipotenten Stammzellen untersucht. Hierzu wurden Stammzellen aus der unteren Nasenmuschel isoliert und auf Titanoberflächen mit 10 nm, 30 nm, 50 nm und 100 nm großen Nanoporen kultiviert. Die Osteoinduktion wurde durch die Aktivität von alkaliner Phosphatase (ALP) und Kalziumapatit Detektion nachgewiesen. Durch Immunzytochemie wurde die Ursache der Osteoinduktion untersucht. Rasterelektronen Mikroskopie (REM), sowie Zellkultur-Experimente wurden am Kollagen Typ I durchgeführt, um den biomimetischen Mechanismus aufzuklären.

Ausschließlich Poren mit einem Durchmesser von 30 nm waren dazu in der Lage sowohl die ALP Aktivität, als auch die Kalziumapatit Deposition zu induzieren. Außerdem kam es zu einer gesteigerten Autophosphorylierung der Fokalen Adhäsionskinasen (FAK) auf 30 nm Poren. Durch REM wurden 30 nm große porenartige Strukturen auf Kollagen Typ I Fibrillen nachgewiesen. Diese Fibrillen wirkten, im Gegensatz zu molekularem Kollagen Typ I osteoinduktiv.

Die biomimetischen Eigenschaften der 30 nm Poren sind in der Lage osteoinduktiv auf Stammzellen zu wirken. Der Mechanismus liegt vermutlich in der Autophosphorylierung der FAK. Es ist anzunehmen, dass eine biomimetische Nanostrukturierung von Titan Implantaten eine bessere Osseointegration und ein besseres klinisches Ergebnis in der Hals- und Kopfchirurgie erzielt.

Der Erstautor gibt keinen Interessenkonflikt an.