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2  Problemstellung und Zielsetzung

Neben den Materialeigenschaften (physikalische und chemische Merkmale, Oberflächentopographie) sind bei der Testung von Werkstoffen für Hautdurchleitungen die lokalen Reaktionen im Umfeld eines Implantates bedeutsam. Von oberflächenmodifizierten Werkstoffen verspricht man sich eine verbesserte Implantatintegration und folglich eine bakteriendichtere Versiegelung. Hierbei ist insbesondere das spezifische Haftungsverhalten einzelner Zellspezies (Keratinozyten/ Fibroblasten) an den unterschiedlichen Oberflächentexturen zu berücksichtigen. Die dabei ablaufenden Prozesse sind komplexer Natur und sollen, um ein weitgehend von Störgrößen freies und standardisiertes Modell zu ermöglichen, einzeln analysiert werden Sauberlich et al. (1999). Die Untersuchung eines Teilsystems wie beispielsweise kultivierter und/ oder perfundierter Haut oder der Einsatz von Zellkulturmodellen ist grundsätzlich möglich. Überdies wird angestrebt, die Anzahl erforderlicher Tierversuche durch die Anwendung von Zellkulturmethoden zu begrenzen.

Wurde in einer vorangegangenen Studie das Adhäsionsverhalten von Keratinozyten an verschiedenartig oberflächenmodifizierten Titan-Hülsenimplantaten untersucht Klein et al. (2000), so soll nun die Fibroblastenadhäsion und –proliferation an gleichartigen Titantexturen mit Hilfe eines eigens zu diesem Zweck entwickelten Zellkulturmodells analysiert werden. Demnach konzentriert die Studie ihre Analyse auf die Gewebe-Implantat-Schnittstelle auf Ebene der Dermis.

Während der Keratinozyt als Grundbaustein der Epidermis fungiert, ist der Fibroblast das vorherrschende Zellelement im darunterliegenden Bindegewebe. Beiden kommt die Aufgabe zu, die Kutis an der Grenzfläche Implantat-Umgebungsgewebe auf unterschiedlichem Niveau zu versiegeln.

Es existiert die Hypothese, dass sich das Tiefenwachstum des Epithels infolge ausbleibender Kontaktinhibition der Keratinozyten durch reife, kollagene Bindegewebsfasern verhindert lässt Brunette und Chehroudi (1999),Chehroudi et al. (1990),Chehroudi et al. (1991),Chehroudi et al. (1989),Winter (1974). Das Herabwachsen des Epithels an den Distanzhülsen könnte demzufolge durch eine verbesserte bzw. vermehrte subepitheliale Fibroblastenhaftung verhindert werden.

Weiterhin soll der Frage nachgegangen werden, ob von einer qualitativen Beurteilung des Zellbewuchses auf den diversen Oberflächen Rückschlüsse auf den zu [Seite 25↓]erwartenden quantitativen Zellbewuchs möglich sind. Die Elektronenmikroskopie soll nicht nur der Kontrolle der Fibroblastenmorphologie und Dichte des Zellbewuchses dienen, sondern zugleich das von den Oberflächentexturen beeinflusste und zeitabhängige Wachstumsverhalten der Fibroblasten veranschaulichen.

Materialeigenschaften wie Benetzbarkeit und Elastizität können ebenso wie Oberflächentopographie (Art der Textur, Größe und Gestalt) das Zellverhalten beeinflussen. Daher werden die polierten Titan-Werkstoffe verschiedenartig chemisch und physikalisch oberflächenmodifiziert. Denn das Design eines idealen Implantats erfordert für jede Zellpopulation, mit welcher der Werkstoff in Berührung kommt, eine spezifische Oberflächentextur bzw. -topographie Chehroudi et al. (1990).

Die Auswahl von Biomaterialien erfordert jedoch den Kompromiss zwischen der für die Integration des Implantats in den Körper erwünschten Zell- und Gewebeadhäsion einerseits und der unerwünschten Adhäsion von Keimen auf der Implantatoberfläche andererseits.

Es existieren diverse Möglichkeiten der Oberflächenmodifikation, wie beispielsweise Schaffung definierter Rauhigkeiten, Belegung mit Sauerstoff, Oberflächenhydrolyse, Funktionalisierung von Ankergruppen (Amino-, Carboxylgruppen etc.), Funktionalisierung mit Peptiden, Beschichtung mit amorphem und kristallinem Hydroxylapatid, Aufrauhung oder Immobilisierung von Kollagen oder Veränderung der Oberflächenenergie. In Anlehnung an vorangegangene Untersuchungen und zwecks Vergleichs der Ergebnisse werden neben polierten Titanoberflächen vier bekannte und bereits erprobte Oberflächenmodifikationen (sandgestrahlte, glaskugelgestrahlte, Kollagen A-beschichtete und silikonbeschichtete) verwendet. Ergänzend wird das oben beschriebene R adio- f requency-glow- d ischarge-Verfahren bei der Hälfte aller oberflächenveränderten Werkstoffe angewandt, um so Vergleichswerte zu erhalten, die aufzeigen, ob und bei welchen Oberflächentexturen das RFGD-Verfahren zu einer verbesserten bzw. verminderten Fibroblastenadhäsion und –proliferation führt. Die gewonnenen Resultate sollen abschließend den Ergebnissen anderer Studien und der Pilotstudie von KLEIN und HOHLFELD, welche die Keratinozytenadhäsion und –proliferation an extraoralen Hülsenimplantaten untersuchten, gegenübergestellt und im Kontext mit der Fachliteratur diskutiert werden.


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12.01.2005