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B3: Oberflächenmodifikation und Bioaktivierung von Titan-Mittelohrprothesen


Westhofen, Martin, Univ.-Prof. Dr. med
., deutsch

Klinik für Hals-, Nasen-, und Ohrenheilkunde und Plastische Kopf- und Halschirurgie

Universitätsklinikum Aachen

 

Chichkov, Boris, Prof. Dr. rer. nat., russisch

Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH)



Ziel des Teilprojekts B3 war die Etablierung eines Modells zur Oberflächenstrukturierung und Biofunktionalisierung von Titan zur Verbesserung der strukturellen und funktionellen Stabilität von schallübertragenden Mittelohrprothesen. Hierzu wurden vorhandene Mittelohrprothesen strukturell mittels ESEM analysiert und ein Bioreaktor zur Beschallung geeigneter Titanprüfkörper konstruiert. Die Titanprüfkörper wurden mit unterschiedlichen Designs mit einem Femtosekundenlaser strukturiert. Eine Herausforderung war hier die Strukturierung von großen Flächen mit hoher Auflösung. Das Problem wurde durch Integrierung eines Autofokussystems in das Bearbeitungssystem gelöst. Durch Verwendung von Maskenprojektionstechnik konnte die Prozesszeit um den Faktor 60 im Vergleich zur herkömmlichen Strukturierung mit einem Gauß-Profil verkürzt werden. Es wurde eine in vitroZellkultur mit humanen Ohr-Chrondrozyten unter Expression von Kollagen Typ II etabliert. Die damit besiedelten Titanprüfkörper bewirkten eine Ausrichtung des Zellwachstums entlang der Mikrostruktur, jedoch auch eine nicht-selektive Minderung des Chondrozytzenwachstums. Zusätzlich mittels Aminosilanisierung und einer Hydrogelschicht versehene Titanprüfkörper konnten das Zellwachstum nicht-selektiv komplett unterdrücken, dieses war jedoch durch die Ankopplung einer RGD-Peptidsequenz nicht reversibel. Experimentell hergestellte Titan-Mittelohrprothesen wurden selektiv an der trommmelfellnahen Kontaktfläche und an der Auflagefläche zum Stapeskopf mittels Aminosilanisierung aktiviert und mit einer Hydrogelschicht mit angekoppeltem BMP-7 versehen. In begleitenden Zytotoxizitätsmessungen konnte keine gestörte Zellproliferation oder Toxizität der mikrostrukturierten Titanoberfläche an Mausfibroblasten festgestellt werden.