[Seite 37↓]

4  Ergebnisse

4.1 Ergebnisse der Vorversuche

Schon während der Vorversuche war eine Beeinflussung des von diversen Oberflächen abhängigen Wachstumsverhaltens der Fibroblasten erkennbar. Allerdings wurden in dieser Versuchsphase einzig polierte, sandgestrahlte, kollagen- und silikonbeschichtete, nicht aber kugelgestrahlte Titan-Abutments und keine Titanplättchen verwendet. Die mit Hilfe des in-vitro Assays zur Bestimmung der LDH-Aktivität ermit-telten Resultate entsprachen tendenziell den späteren Ergebnissen und der parallel zu den Hauptversuchen durchgeführten elektronenmikroskopischen Auswertung, die anhand eines Bewertungsscores (s.a. Tab. 9, S. 77) vorgenommen wurde.

Interessant war, dass die silikonbeschichteten Titan-Abutments die niedrigste LDH-Konzentration und damit den geringsten Zellbewuchs aufwiesen. Überdies führte die RFGD-Behandlung der silikonbeschichteten Oberflächen zu keiner nennenswerten Steigerung des Zellbewuchses nach 72 Stunden.

Während nach einer 12-stündigen Kultivierungsdauer an den polierten, nicht RFGD-vorbehandelten Titan-Abutments die höchsten LDH-Konzentrationen (72 U/L) nachweisbar waren, wurden nach 72 Stunden die höchsten LDH-Konzentrationen (259 U/L) an den kollagenbeschichteten und RFGD-vorbehandelten Titan-Abutmentsbestimmt. Des Weiteren übertraf nach 72 Stunden das Zellwachstum an den polierten plus RFGD-vorbehandeltenTitan-Abutments das Wachstum der auf den polierten, nicht RFGD-vorbehandelten Abutments kultivierten Fibroblasten. In der Gruppe der polierten, mit und ohne RFGD vorbehandelten Abutments ergaben sich nach 72 Stunden umgekehrte Wachstumsverhältnisse gegenüber einer 12-stündigen Kultivierungsdauer, bei der gegenüber den RFGD-vorbehandelten plus polierten Oberflächen höhere Zellzahlen an den RFGD-unbehandelten und polierten nachgewiesen werden konnten.

Diese Ergebnisse deuteten darauf hin, dass nicht allein die Oberflächenbeschichtung, sondern auch die Kultivierungsdauer der Fibroblasten auf das Adhäsions- und Proliferationsverhalten der Fibroblasten einwirkt. Offensichtlich kommt es hinsichtlich der Fibroblastenadhärenz und –proliferation an unterschiedlichen Oberflächentexturen zu quantitativen Verschiebungen in Abhängigkeit von der Kultivierungsdauer. Die anfängliche Adhäsionsaktivität der Fibroblasten an einer Oberflächenart wird [Seite 38↓]offensichtlich nach einiger Zeit von der Proliferationsrate dieser Zellen auf einer anderen Oberflächentextur mit schlechterer Adhäsivität überholt (Tab. 3).

Mittels unterschiedlich langer Kultivierungsphasen können demnach einerseits die Fibroblastenadhäsion, und andererseits die Fibroblastenproliferation quantitativ erfasst werden.

Tab. 3: Übersicht über die mittels Aktivitätsbestimmung der LDH ermittelten Zellzahlen

 

12 Stunden

72 Stunden

U / L

Zellzahlen

U / L

Zellzahlen

sandgestrahlt ohne RFGD

52

10400

194

32000

sandgestrahlt mit RFGD

64

12850

246

40000

polierte Abutments ohne RFGD

72

14500

121

20000

polierte Abutments mit RFGD

50

10000

204

34000

silikonbeschichtet ohne RFGD

28

5100

35

6500

silikonbeschichtet mit RFGD

23

4000

20

3700

kollagenbeschichtet ohne RFGD

55

11100

122

20500

kollagenbeschichtet mit RFGD

73

14700

259

42500

Der in-vitro Assay zur Bestimmung der LDH-Aktivität ergab eine nahezu lineare Beziehung der LDH-Konzentration zur Zellzahl (Abb. 17). Die pro Oberflächenart ermittelten Zellzahlen lagen allerdings insgesamt unter denen der im Hauptversuch ausgezählten.

Die Zellzahlen wurden abgelesen aus einem Liniendiagramm (s.a. Kap. 3.1, S.44), welches anhand der in den Standards mit vorgegebenen Zellmengen (n = 1250, 2500, 5000, 10000, 20000, 40000 und 60000 Zellen/ ml) berechneten LDH-Konzentrationen erstellt wurde.

Abb. 17: LDH-Konzentrationen anhand derer die Zellzahlen ermittelt wurden; zu erkennen ist die nahezu lineare Beziehung zwischen LDH-Konzentration und Zellzahl


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4.2  Ergebnisse der Hauptversuche

4.3 Ergebnisse der Zellzählung via Neubauer-Zählkammer

4.3.1 RFGD-Verfahren versus ohne RFGD-Verfahren

Die Auswertung der ermittelten Zellzahlen erbrachte nach 12 Stunden folgende Ergebnisse (Tab. 4):

Tab. 4: Ergebnisse für die 12-h-Werte - “mit” RFGD-Verfahren versus “ohne” RFGD-Verfahren

Gruppe

Oberflächenart

Median Zellzahl

p-Wert

1

kugelgestrahlt ohne RFGD

15000

 

2

kugelgestrahlt mit RFGD

22500

<0.0005

3

sandgestrahlt ohne RFGD

17500

 

4

sandgestrahlt mit RFGD

22500

<0.0005

5

poliert ohne RFGD

25000

 

6

poliert mit RFGD

22500

0.05

7

silikonbeschichtet ohne RFGD

10000

 

8

silikonbeschichtet mit RFGD

7500

0.038

9

kollagenbeschichtet ohne RFGD

17500

 

10

kollagenbeschichtet mit RFGD

22500

<0.0005


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Die Auswertung der ermittelten Zellzahlen erbrachte nach 72 Stunden folgende Ergebnisse (Tab. 5):

Tab. 5: Ergebnisse für die 72-h-Werte - “mit” RFGD-Verfahren versus “ohne” RFGD-Verfahren

Gruppe

Oberflächenart

Median Zellzahl

p-Wert

1

kugelgestrahlt ohne RFGD

28750

 

2

kugelgestrahlt mit RFGD

35000

0.014

3

sandgestrahlt ohne RFGD

30000

 

4

sandgestrahlt mit RFGD

37500

0.001

5

poliert ohne RFGD

35000

 

6

poliert mit RFGD

62500

<0.0005

7

silikonbeschichtet ohne RFGD

12500

 

8

silikonbeschichtet mit RFGD

7500

<0.0005

9

kollagenbeschichtet ohne RFGD

27500

 

10

kollagenbeschichtet mit RFGD

58750

<0.0005

Die Tabellen „RFGD-Verfahren versus ohne RFGD-Verfahren“ enthalten die p-Werte der U-Tests von Mann und Whitney. Die p-Werte zeigen, dass die Verteilung der Zellzahlen nicht symmetrisch ist.


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Die asymmetrische Verteilung der 12- und 72-h-Werte ist in der Boxplotdarstellung (Abb. 18, 19) gut erkennbar:

Abb. 18: ermittelte Zellzahlen für die 12h-Werte

Abb. 19: ermittelte Zellzahlen für die 72h-Werte


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4.3.2  Ergebnisse für die 12-Stunden-Werte

Zur statistischen Beantwortung der Frage nach der besten Oberflächenart wird das verteilungsfreie Auswahlverfahren von Hsu angewendet, wobei eine Untermenge aus einer Oberflächenart selektiert wird (Tab. 62).

Tab. 6: Ergebnisse des Teilmengen-Auswahlverfahrens für die 12-Stunden-Werte

Auswahl

Gruppe

Oberflächenart

P-Werte

Auswahl einer Teilmenge
aus den 5 Oberflächenarten ohne RFGD

Gruppe   5

poliert

(Teilmengen-Auswahlverfahren von Hsu)

Auswahl einer Teilmenge
aus den 5 Oberflächenarten mit RFGD

Gruppe   2
Gruppe   4
Gruppe   6
Gruppe 10

kugel+ RFGD
sand + RFGD
poliert + RFGD
Kollagen A + RFGD

(Kruskal-Wallis-Test)
0.870

Auswahl einer Teilmenge
aus allen 10 Oberflächenarten

Gruppe   2
Gruppe   4
Gruppe   5
Gruppe   6
Gruppe 10

kugel + RFGD
sand + RFGD
poliert
poliert + RFGD
Kollagen A + RFGD

(Kruskal-Wallis-Test)
0.162

Betrachtet man alle 10 Oberflächenarten zusammen, so ist mit einer Wahrscheinlichkeit von 95% eine der fünf ausgewählten die am besten geeignete Oberfläche. Da diese fünf Oberflächenarten in den 12h-Werten im statistischen Test (Kruskal-Wallis-Test) nicht signifikant voneinander verschieden sind (p-Wert > 0.05), lässt sich die Aussage des Auswahlverfahrens in diesem Fall nicht noch weiter eingrenzen.

Dasselbe gilt analog auch für die vier ausgewählten aus den Oberflächenarten mit RFGDT und für die einzige, aus den fünf Oberflächenarten ohne RFGDT ausgewählte.


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4.3.3  Ergebnisse für die 72-Stunden-Werte

Die 72-h-Stundenwerte allein auszuwerten bedeutet, gewissermaßen den Gesamteffekt von Adhäsion und Proliferation nach 72 Stunden zu beurteilen (Tab. 7). Auch hierbei wird zur statistischen Beantwortung der Frage nach der besten Oberflächenart das verteilungsfreie Auswahlverfahren von Hsu angewendet.

Tab. 7: Ergebnisse des Teilmengen-Auswahlverfahrens für die 72-Stunden-Werte

Auswahl

Gruppe

Oberflächenart

P-Werte

Auswahl einer Teilmenge
aus den 5 Oberflächenarten ohne RFGD

Gruppe   5

poliert

(Teilmengen-Auswahlverfahren von Hsu)

Auswahl einer Teilmenge
aus den 5 Oberflächenarten mit RFGD

Gruppe   6
Gruppe 10

poliert + RFGD
Kollagen A+ RFGD

(Mann-Whitney-U–Test)
0.127

Auswahl einer Teilmenge
aus allen 10 Oberflächenarten

Gruppe   6
Gruppe 10

poliert + RFGD
Kollagen A+ RFGD

(Mann-Whitney-U–Test)
0.127

Für die 10 Oberflächenarten zusammen betrachtet ist mit einer Wahrscheinlichkeit von 95% die am besten geeignete Oberfläche eine der beiden ausgewählten (poliert plus RFGDT, Kollagen A plus RFGDT). Da die beiden Oberflächenarten bezüglich der 72h–Werte im statistischen Test nicht signifikant voneinander verschieden sind, lässt sich die Aussage des Auswahlverfahrens in diesem Fall nicht noch weiter eingrenzen.

Interessant ist, das sich in der Gruppe der nicht RFGD-vorbehandelten Oberflächen im Gegensatz zur Gruppe der RFGD-behandelten nach 12 und 72 Stunden Zellkultivierung nur eine einzige, nämlich die polierte Titanoberfläche, als die Beste herausstellt. Des Weiteren ist unter allen Teilmengen die Gruppe der polierten Oberflächen entweder die beste oder bei den am besten geeigneten Oberflächen.

Eine zusammenfassende, klassenbezogene Darstellung der an den diversen Werkstoffoberflächen ermittelten Zellzahlen geben nachfolgende Histogramme (Abb. 20, 21).


[Seite 44↓]

Abb. 20: Zellzahlen am Ende der 12-stündigen Kultivierung (Medianwerte plus Standardabweichung)

Abb. 21: Zellzahlen am Ende der 72-stündigen Kultivierung (Medianwerte plus Standardabweichung)

1 = kugelgestrahlt, 2 = 1+ RFGD, 3 = sandgestrahlt, 4 = 3+ RFGD, 5 = poliert, 6 = 5+ RFGD, 7 = Silikon-beschichtet, 8 = 7+ RFGD, 9 = Kollagen-beschichtet, 10 = 9+ RFGD


[Seite 45↓]

4.3.4  Vergleichende Betrachtungen – deskriptive Auswertungen

Während die RFGD-Behandlung der silikonbeschichteten Titanplättchen zu einer verringerten Zellanhaftung (12h) und –proliferation (72h) und an den polierten RFGD-behandelten Titanplättchen zu keiner verbesserten Zellhaftung (12h) führt, scheint dieses Verfahren dahingegen bei allen anderen Werkstoffoberflächen signifikant von Vorteil.

Die genauere Betrachtung der zeitabhängigen Wachstumsvorgänge an den einzelnen Werkstoffoberflächen zeigt auf, dass es offensichtlich bei den kugelgestrahlten und RFGD-vorbehandelten Titanplättchen zu einer deutlicheren Steigerung der Adhäsion als der Proliferation kommt. Bei den sandgestrahlten und RFGD-vorbehandelten Titanplättchen besteht kein signifikanter Unterschied bezüglich Adhäsion (12h-Wert) und Proliferation (72h-Wert). Insbesondere wird die Fibroblastenproliferation an den polierten (79%-ige Zunahme) und an den kollagenbeschichteten Plättchen (114%-ige Zunahme) durch die RFGD-Behandlung erheblich gesteigert (Tab. 8).

Tab. 8: Prozentuale Differenzen der gemessenen Zellzahlen innerhalb einer Oberflächenklasse “ohne” versus “mit” RFGD-Behandlung ohne Berücksichtigung der Zuwachsraten:

Oberflächen

Ku/ Ku+RFGD

Sa/ Sa+RFGD

P/ P+RFGD

Si/ Si+RFGD

C/ C+RFGD

Gruppe

1/ 2

3/ 4

5/ 6

7/ 8

9/ 10

Differenz 12h

50%

29%

-10%

-25%

29%

Differenz 72h

22%

25%

79%

-40%

114%

Die statische Betrachtungsweise der ermittelten Zellzahlen allein am Ende einer 12– und 72–stündigen Zellkultivierung reicht nicht aus, da hierbei die divergierenden Zuwachs- bzw. Proliferationsraten der Fibroblasten auf den unterschiedlich oberflächenmodifizierten Trägern unberücksichtigt bleiben. Um die tatsächlichen Proliferationsraten der Fibroblasten beurteilen zu können, ist eine dynamische, also auf einen Zeitraum bezogene Betrachtungsweise der Wachstumsvorgänge auf den verschiedenartigen Titanträgern erforderlich, welche die unterschiedlichen Wachstumsraten nach erfolgter Adhäsion der Zellen berücksichtigt. Jedoch können die prozentualen Zuwächse im vorliegenden Studiendesign mit statistischen Tests nicht [Seite 46↓]beurteilt werden. Die deskriptive Analyse vermag jedoch eine Tendenz im Proliferationsverhalten der Fibroblasten im Zeitraum von 12 bis 72 Stunden aufzuzeigen.

Die größte Zunahme des Zellbewuchses nach 72 Stunden zeigen demnach weiterhin 1.) die polierten plus RFGD-behandelten (≥1,5fache Zunahme) sowie 2.) die Kollagen plus RFGD-behandeltenTitanplättchen (>1,5fache Zunahme). Zwischen beiden Oberflächenarten besteht eine Differenz von 17% zugunsten der polierten Plättchen.

Hinsichtlich der Zuwachsraten im Zeitraum 12h bis 72h schneiden die silikonbeschichteten Oberflächen am schlechtesten ab. Das RFGD-Treatment führt hier zu keiner Verbesserung des Zellwachstums auf den Silikonoberflächen. Zudem zeigen die silikonbeschichteten Oberflächen von allen Oberflächenmodifikationen den schlechtesten Zellbewuchs jeweils nach 12 und 72 Stunden. Den prozentualen Zuwachs des Zellbewuchses in diesem Zeitraum abhängig von der Oberflächenmodifikation veranschaulicht nachfolgende Abbildung (Abb. 22).

Abb. 22: prozentuale Zellzuwächse im Zeitraum zwischen 12 und 72 Stunden (zugrunde gelegt wurden die Medianwerte)

Wenngleich die kugelgestrahlten und RFGD-behandelten Plättchen gegenüber den unbehandelten eine deutlich geringere Zunahme des Zellbewuchses nach 72 Stunden Kultivierung zeigen, so weisen sie am Ende dennoch einen stärkeren Bewuchs auf als [Seite 47↓]die physikalisch unbehandelten, kugelgestrahlten Titanplättchen. Bei den sandgestrahlten Titanträgern besteht zwischen den RFGD-behandelten und unbehandelten kein signifikanter Unterschied.

Es läßt sich festhalten: Der anfängliche Eindruck eines Vorteils der RFGD-Behandlung für die Zellproliferation an kugelgestrahlten Trägern scheint trügerisch. Tatsächlich ist bei diesen Oberflächen die Proliferationrate nach RFGD-Behandlung im Vergleich zu den unbehandelten niedriger. Die nach 72 Stunden höheren Zellzahlen bei den RFGD-behandelten und kugelgestrahlten Titanträgern kommen schlicht dadurch zustande, dass nach erfolgter Zelladhäsion die Ausgangswerte (Zahl adhärenter Zellen) über denen der physikalisch unbehandelten liegen. Trotz geringerer Proliferationsraten liegen daher am Ende einer 72-stündigen Kultivierung die an den RFGD-behandelten Oberflächen gemessenen Zellzahlen über denen der unbehandelten. Möglicherweise wäre bei einer längeren Kultivierungsdauer gegenüber den nicht-RFGD-behandelten Plättchen ein geringerer Bewuchs auf den RFGD-behandelten kugel- und sandgestrahlten Plättchen nachweisbar.


[Seite 48↓]

4.4  Elektronenmikroskopische Befunde

4.4.1 Fibroblastenwachstum und Kolonienbildung

Die Ausbildung des Zellrasens einer Fibroblastenkultur erinnert in ihrem Muster an die Papillarleisten einer Fingerbeere. Offensichtlich bewegen sich einzelne, anfangs weit voneinander getrennt liegende Zellen aufeinander zu, wodurch einzelne Zellnester entstehen, die wiederum an ihrer Peripherie aufeinander zuwachsen. Hierbei sind die Fibroblasten in strang- und palisadenartigen, teilweise radiär verlaufenden Formationen angeordnet. Diese Zellformationen sind mit zunehmender Zelldichte ausgeprägter, wodurch sich dieser Eindruck licht- und elektronenmikroskopisch verstärkt. Je dichter die Zellen aneinander liegen, umso mehr werden sie durch Orientierung an den Nachbarzellen ausgerichtet (Abb. 23). Schon hinsichtlich dieser Zellformationen lassen sich die Fibroblasten gut von den Keratinozyten, die ein pflastersteinförmiges Relief aufweisen, unterscheiden. Auf allen Oberflächentexturen sind diese Zellformationen mehr oder weniger deutlich ausgeprägt nachzuweisen.

Abb.23: Fibroblastenrasen nach dreitägiger Kultivierung auf einer polierten Titanoberfläche, ohne RFGDT; die Lücke im Zellrasen bei 12 bis 2 Uhr entspricht einem fixierungsbedingten Artefakt. Der Vergrößerungsfaktor (x 23) ist am unteren Rand der Aufnahme links wiedergegeben.


[Seite 49↓]

Durch die diffuse Mikrotexturierung der sand- und kugelgestrahlten Titanplättchen wird allerdings keine gerichtete Kontaktführung der Fibroblasten induziert. Die auf diesen Trägern haftenden Fibroblasten sind nach 12-stündiger Kultivierung überwiegend polygonal geformt und nach allen Seiten unterschiedlich breit ausgezogen (Abb. 24).

Abb. 24: Polygonal geformte Fibroblasten auf:
a) sandgestrahlten Titanplättchen (mit RFGDT) nach 12 h Kultivierung, (Vergr.fakt. x 1000)
b) kugelgestrahlten Titanplättchen (mit RFGDT) nach 12 h Kultivierung, (Vergr.fakt. x 1000)

Diese Zellgestalt weicht nach 72 Stunden einer länglich ausgezogenen und weitgehend an den Nachbarzellen parallel orientierten Form, wobei das radiäre Muster des Zellrasens z.T. erhalten bleibt (Abb. 25).

Abb. 25: Parallel orientierte Fibroblasten auf kugelgestrahlten Titanplättchen nach 72 h Kultivierung

a) mit RFGDT, (Vergr.fakt. x 200),
b) ohneRFGDT, (Vergr.fakt. x 200)


[Seite 50↓]

Auf den polierten und in geringerem Maße auch auf den kugel- und sandgestrahlten Titanoberflächen bilden die Fibroblasten auffallend viele Aktinfilamente aus, über die sie zur Nachbarzelle wie auch zur Werkstoffoberfläche Verbindungen herstellen (Abb. 26).

Abb. 26: Fibroblasten mit zahlreichen Aktinfilamenten auf polierten Titanplättchen ohne RFGDT,

nach 12 h Kultivierung, (Vergr.fakt. x 3000)
nach 72 h Kultivierung, (Vergr.fakt. x 3000)

Auch hier ist nach 72 h Kultivierung die Zellform länglich ausgezogen, und die Zellen sind überwiegend parallel zueinander ausgerichtet (Abb. 27).

Abb. 27: Parallel aneinander orientierte Fibroblasten auf polierten Titanplättchen nach 72 h Kultivierung:

a) ohne RFGDT, (Vergr.fakt. x 200),
b) mit RFGDT, (Vergr.fakt. x 3000)


[Seite 51↓]

Die Fibroblasten verankern sich auf den planen bzw. polierten Titanträgern offenbar vorwiegend über die Ausbildung von Aktinfilamenten. Vermutlich bieten plane Texturen weniger Angriffspunkte bzw. Verankerungsstellen für die fokalen Adhäsionen. Insbesondere imponiert hier eine äußerst plane und weit ausgezogene Zellgestalt, deren Zellgrenzen partiell verwischen (Abb. 28). Die Anpassung der Zellen an die plane Oberfläche erscheint perfekt.

Abb. 28: Plane Fibroblasten mit z.T. verwaschenen Zellgrenzen auf polierten Titanträgern ohne RFGDT nach 12 h Kultivierung, (Vergr.fakt. x 1000)

Auf den kollagenbeschichteten, planen Titanträgern zeigen die Fibroblasten eine nahezu identische Gestalt. Nach 72 h Kultivierung ist hier im Vergleich zu allen übrigen Oberflächen der am stärksten ausgebildete Polylayer zu beobachten (Abb. 29).

Abb. 29: Plane, polygonale Fibroblasten und kräftiger Polylayer auf kollagenbeschichteten Titanträgern

nach 12 h Kultivierung ohne RFGDT, (Vergr.fakt. x 1000)
nach 72 h Kultivierung mit RFGDT, (Vergr.fakt. x 1000)


[Seite 52↓]

Der dünnste Zellrasen findet sich auf den silikonbeschichteten Trägern, hier sind die Zellen geringer längs ausgezogen. Die Fibroblasten tragen einen dichten Mikrovillibesatz und weisen eine teilweise poröse Oberfläche auf (Abb. 30). Dies muss als ein Hinweis für einen toxischen Zellschaden gedeutet werden, wobei nicht zu entscheiden ist, ob dies eine Folge der Silikonoberfläche oder der Fixierung ist.

Abb. 30: Spärlicher Zellrasen und ausgeprägter Mikrovilli-Besatz bei Fibroblasten auf silikonbeschichteten Trägern
a) ohne RFGDT nach 72 h Kultivierung, (Vergr.fakt. x 1000)
b) mit RFGDT nach 72 h Kultivierung, (Vergr.fakt. x 3000)

Bis auf die silikonbeschichteten Träger findet sich nach 72 h auf allen übrigen Oberflächen ein durchgängiger Zellbewuchs und ein Polylayer unterschiedlichen Ausmaßes (Abb. 31)

Abb. 31: Typischer und kräftiger Fibroblasten-Polylayer auf kollagenbeschichteten Titanträgern, nach 72 h Kultivierung:
a) ohne RFGDT, (Vergr.fakt. x 200);
b) mit RFGDT, (Vergr.fakt. x 200)


[Seite 53↓]

4.4.2  Qualitative Bewertung des Zellbewuchses

Der Zellbewuchs auf den Trägern wird anhand der elektronenmikroskopischen Aufnahmen auf Grundlage eines Scores (7 Klassen) ausgewertet (Tab. 9), wobei der Grad des Bewuchses jeweils nach 12 h und 72 h beurteilt wird:

1 =

Titanträger gering, bis 25% bewachsen

2 =

Titanträger mäßig, 25 - 50% bewachsen

3 =

Titanträger überwiegend, aber nicht durchgängig, >50% <100% bewachsen

4 =

Titanträger durchgängig (= 100%) bewachsen, (Die vollständige Konfluenz aller Zellkolonien ist erreicht, wenn 100% der Titanoberfläche von ihnen bedeckt werden).

5 =

Titanträger durchgängig bewachsen, stellenweise (< 50%) Polylayer

6 =

Titanträger durchgängig bewachsen, überwiegend (> 50%) Polylayer

7 =

Titanträger durchgängig bewachsen, nahezu 100% Polylayer

Tab. 9: Ergebnisse der qualitativen Beurteilung des Zellbewuchses anhand eines 7-Punkte-Scores

 

Bewuchs

12h

72h

1

Titanträger gering bewachsen < 50%

Si +RFGD
Si

Si +RFGD

2

Titanträger mäßig bewachsen 25 - 50%

P +RFGD
C
Sa
Ku

Si

3

Träger weitgehend bewachsen,
> 50% <100%

C +RFGD
Sa +RFGD
Ku +RFGD
P

 

4

Träger durchgängig bewachsen

 

C`

5

Träger durchgängig bewachsen,
stellenweise Polylayer

 

P
Sa
Ku
P +RFGD

6

Träger durchgängig bewachsen,
>50% Polylayer

 

K +RFGD
Sa +RFGD

7

Träger durchgängig bewachsen,
nahezu 100% Polylayer

 

C +RFGD

Ku = kugelgestrahlt, Sa = sandgestrahlt, P = poliert, Si = silikonbeschichtet, = kollagenbeschichtet, RFGD = Radio-frequency-glow-discharge


[Seite 54↓]

Der Ergebnisvergleich des anhand des obigen Scores qualitativ gewichteten Zellbewuchses mit dem durch Zellzählung quantitativ ermittelten tatsächlichen Bewuchs zeigt graphisch eine starke Ähnlichkeit der Werteverteilungen nach 12 bzw. 72 Stunden. Dies wird durch die Polarplot-Darstellung (Abb. 32, 33) veranschaulicht.

Abb. 32: Quantitativ, anhand der gemessenen Zellzahlen gewichteter Bewuchs nach 12 und 72 Stunden

Abb. 33: Qualitativ, anhand des o.a. Scores gewichteter Zellbewuchs nach 12 und 72 Stunden

Bezüglich der 12–h–Werte decken sich die Ergebnisse der deskriptiven, elektronenmikroskopischen Auswertung der Bewuchsraten weitgehend mit den durch die Zellzählung ermittelten Resultaten. Beide Untersuchungen zeigen bei Kollagen A‑dotierten und RFGD-behandelten Titanoberflächen den besten Proliferationseffekt (72-h-Wert). [Seite 55↓]Ebenso schneiden die silikonbeschichteten Träger bezüglich der 12- und 72-h-Werte am schlechtesten ab. Jedoch scheinen in der qualitativen Beurteilung des Zellbewuchses nach 72 Stunden die sand- und kugelgestrahlten und zusätzlich RFGD-behandelten Träger den RFGD-behandelten, polierten Trägern überlegen. Dies deckt sich nicht mit den Ergebnissen der Zellzählung, die bezüglich der beiden erstgenannten Oberflächen zu einem umgekehrten Resultat kommt. Mit Hilfe der qualitativen Bewuchsanalyse lässt sich somit mit größerer Sicherheit die zu erwartende Zellanhaftung als die zu erwartende Zellproliferation auf den diversen Oberflächen prognostizieren.


[Seite 56↓]

4.5  Werkstoffanalyse

4.5.1 Oberflächen der Titanplättchen

Die Oberflächen der sand- und kugelgestrahlten Plättchen zeigen in der Elektronenmikroskopie ein äußerst ähnliches Bild von Tälern und Wellen, wobei sich zwischen beiden Oberflächenarten, bedingt durch eine teilweise tiefere und kantigere Furchung der sandgestrahlten Texturen, ein diskreter Unterschied ergibt.

Abb. 34: Elektronenmikroskopische Darstellung der unterschiedlichen Titanoberflächen

Den bei sand- und kugelgestrahlten Titanplättchen gleichartigen Oberflächentexturen entsprechend, zeigen Fibroblasten auf diesen Trägern ein identisches, diffuses [Seite 57↓]Orientierungsverhalten; eine gerichtete Kontaktführung der Fibroblasten ist nicht erkennbar.

4.5.2 Benetzbarkeit modifizierter Titanplättchenoberflächen

Die Benetzbarkeit der verwendeten Oberflächenarten wurde mit Hilfe eines Wassertropfens untersucht und photografisch dargestellt. Das RFGD-Treatment blieb hierbei aus Ermangelung eines RFGD-Gerätes unberücksichtigt. Die rechnergestützt ermittelten Kontaktwinkel veranschaulichen nachfolgende Abbildungen.

Abb. 35: Benetzungswinkel eines Wassertropfens auf drei verschiedenen oberflächenmodifizierten Titanplättchen (Photos angefertigt von Herrn Dipl.-Ing. M. Meyer, Institut für nicht-metallische  Werkstoffe, TU-Berlin)


[Seite 58↓]

Die Abbildungen (Abb. 35 a - c) zeigen eine schlechte Benetzbarkeit der silikonbeschichteten Titanplättchen (ϑ = 93°), eine mäßige bei den polierten (ϑ = 75,8°) und die beste Benetzbarkeit bei den aufgerauhten bzw. sandgestrahlten Trägern (ϑ = 65,8°). Bezüglich der Benetzbarkeit von silikonbeschichteten Trägern besteht eine Analogie zu den Ergebnissen nach 12 und 72 Stunden, bei denen die silikonbeschichteten Oberflächen die niedrigsten Zellzahlen aufweisen. Trotz einer schlechteren Benetzbarkeit der planen gegenüber den aufgerauhten Oberflächen zeigen erstere jedoch die höchsten Zahlen adhärenter Zellen. Die Benetzbarkeit allein ist offenkundig eine nur untergeordnete Einflussgröße auf die zu erwartende Zellhaftung.

4.5.3  Spurenelementanalyse

Die an der TU-Berlin durchgeführte Vergleichsanalyse der Titanplättchen mit den klinisch verwendeten Brånemark-Hülsenimplantaten weist nur geringfügige Unterschiede bezüglich der Konzentration an Spurenelementen nach:

Tab. 10: Konzentrationen von Spurenelementen bei Titanplättchen und Titanabutments

Probe

Al

V

Nb

Fe

Ni

Mg

Cu

Pb

Co

Mn

Ba

Cr

Ti Plättchen3

7420

193

415

722

109

<15

nw

987

<70

<40

<15

120

Ti-Abutment

8413

122

440

622

168

<15

nw

1069

68

<15

nw

213

ICP-Messung Angaben in ppm, nw. nicht nachweisbar

Der Titangehalt bei beiden Materialien beträgt jeweils mehr als 99%.


Fußnoten und Endnoten

2 Die vorliegenden Berechnungen sind alle zur statistischen Sicherheit (1 - α = 1 - 0.05 = 0.95) durchgeführt.

3 Hersteller Fa. Gemmel, Berlin



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HTML-Version erstellt am:
12.01.2005