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C2: Mikro- und nanofunktionalisierte Formgedächtnisimplantate


Kracht, Dietmar, Dr. rer. nat.
, deutsch

Laser Zentrum Hannover e. V.,



Das übergeordnete Ziel des Teilprojekts C2 mit den Projektpartnern der MHH und des LZH bestand in dem Aufbau nanopartikelbeschichteter Gerüststrukturen aus Nickel-Titan (NiTi). Zum Nachweis der prinzipiellen Eignung der NiTi-Strukturen als Osteoimplantat sollten darauf Stammzellen aus humanem Fettgewebe (ASCs) kultiviert und osteogen differenziert werden. Im Laufe der ersten Förderperiode gelang es dem LLT in Aachen aus einem Polylactid bioresorbierbare Stentstrukturen im Laserschmelzverfahren generativ herzustellen. Seitens des LZH konnte das Mikrolaserschmelzen von Nickel-Titan-Formgedächtnislegierungen (NiTi-FGL) prozesssicher und reproduzierbar etabliert werden. In enger, interdisziplinärer Kooperation mit anderen Teilprojekten des SFB/TRR 37 konnte ein quantitativer Zusammenhang zwischen den erzielbaren funktionellen Formgedächtniseigenschaften und den verwendeten aktiven Laserparametern im Herstellungsprozess nachgewiesen werden. Darüber hinaus wurde die Herstellung von NiTi-Nanopartikeln unter Stöchiometrieerhalt sowie die Entwicklung einer entsprechenden Beschichtungstechnik von verschiedenen NiTi-Strukturen erfolgreich realisiert. Adipogene Stammzellen zeigten auf NiTi-Gerüsten gute Adhärenz, Proliferation und osteogene Differenzierbarkeit. Auf mit NiTi-Nanopartikeln beschichteten NiTi-Oberflächen zeigten die Zellen ein verstärktes räumliches Wachstum, welches einen wichtigen Faktor für die osteogene Differenzierung darstellt. Darüber hinaus wurde nachgewiesen, dass die osteogene Differenzierung von ASCs allein durch Implantat-vermittelte mechanische Stimulation möglich ist.