Kurzfassung

Titan ist aufgrund seiner bioinerten und mechanischen Eigenschaften sowie fehlenden Allergenität dem traditionellen unfallchirurgischen Implantatwerkstoff Stahl überlegen. Jedoch stellen ausgeprägte Adhäsionen von Knochen und Bindegewebe an Titanoberflächen ein klinisch relevantes Problem bei der Frakturversorgung mittels Plattenosteosynthesen dar. Sowohl bei temporär als auch permanent im Körper verbleibenden Frakturimplantaten sind die Körperregionen Hand, Handgelenk und Fuß aufgrund der...Titan ist aufgrund seiner bioinerten und mechanischen Eigenschaften sowie fehlenden Allergenität dem traditionellen unfallchirurgischen Implantatwerkstoff Stahl überlegen. Jedoch stellen ausgeprägte Adhäsionen von Knochen und Bindegewebe an Titanoberflächen ein klinisch relevantes Problem bei der Frakturversorgung mittels Plattenosteosynthesen dar. Sowohl bei temporär als auch permanent im Körper verbleibenden Frakturimplantaten sind die Körperregionen Hand, Handgelenk und Fuß aufgrund der engen Lagebeziehung von Implantat und Sehnen problematisch. Adhäsionen zwischen Sehne und Implantat sowie eine überschießende knöcherne Heilung bedingen Bewegungseinschränkungen bis hin zu Sehnenrupturen, welche in einem hohen Prozentsatz eine sekundäre Materialentfernung bedingen. Diese stellen aufgrund der möglichen ausgeprägten bindegewebigen und knöchernen Verwachsungen eine relevante sekundäre Traumatisierung dar. Die überschießende Gewebsreaktion scheint mit der Topographie und der chemischen Zusammensetzung der oberflächlichen Titanoxidschicht zu korrelieren. Titanoberflächen mit einer anti-adhäsiven Oberfläche und damit geringerer Neigung zur Zelladhäsion und geringerer Gewebetraumatisierung sind demnach eine klinisch relevante Fragestellung bei der Weiterentwicklung von unfallchirurgischen Implantaten.
In einer Kooperation zwischen der Klinik für Unfallchirurgie und dem Max-Planck-Institut für Polymerforschung Mainz werden seit 2008 anti-adhäsive Oberflächenmodifikationen auf Titanoberflächen hergestellt, charakterisiert und in Bezug auf die frühe Fibroblasten-Implantat-Interaktion untersucht. Von besonderem Interesse sind ultra-dünne, anti-adhäsive Polymerschichten, die durch Plasmaverfahren erzeugt werden. Ein besonderer Vorteil der Plasma-gestützten Modifikation von Oberflächen ist die gleichzeitige Reinigung, Sterilisation, Aktivierung und Vergütung in ein und demselben Prozess. Als geeignetes Monomer hat sich in den bisherigen Versuchen insbesondere das Organosilan Hexamethyldisiloxane (HMDSO) herausgestellt. Wir konnten zeigen, dass Plasmamodifikationen in der Lage sind, die Oberflächeneigenschaften selektiv zu verändern. Die Fibroblastenadhäsion und –proliferation war insbesondere auf den hydrophoben, glasartigen HMDSO-modifizierten Oberflächen drastisch reduziert (Abb. 1 a und b).
In dem aktuell beantragten Projekt sollen Oberflächenmodifikationen basierend auf dem Monomer HMDSO in Bezug auf die Implantat-Zell-Interaktion von primären Osteoblasten untersucht werden. Diese Untersuchungen beinhalten die Quantifizierung der Adhäsion und Proliferation der Zellen, die Analyse der Expression spezifischer Gene für das Anwachsen, Proliferieren und die Gewebebildung sowie zytotoxische Untersuchungen.
Die Hauptfragestellung des Projekts ist hiermit, ob sich die Osteoblastenadhäsion und –proliferation auf hydrophoben, glas-artigen, HMDSO-modifizierten Oberflächen signifikant reduzieren lässt. Weitere Fragestellungen sind, ob die fehlende Adhäsion hierbei die Hauptrolle spielt oder ob toxische Vorgänge von Relevanz sind. Die zusammenfassende Beurteilung der in vitro-Untersuchungen dient der Identifizierung möglicher Kandidatenoberflächen.» weiterlesen» einklappen