StrucSurfCell

Mikroskalige geometrisch und metallurgisch adaptierte Oberflächenstrukturen von Implantaten zur gezielten Stimulation der osteogenen Differenzierung.

In der Orthopädie werden seit Jahrzehnten metallische Implantate, z. B. als Hüftschäfte, verwendet. Hierfür ist die Titanlegierung Ti6Al4V aufgrund ihrer hervorragenden mechanischen Eigenschaften von besonderer Bedeutung. Klinisches Versagen tritt bei Metall-implantaten aber immer wieder aufgrund der sog. aseptischen Lockerung auf. Eine Verbesserung der Osseointegration solcher Implantate durch eine Oberflächenbehandlung, bspw. Korundstrahlen oder Ätzen, konnte bisher nur in empirischen Studien nachgewiesen werden. Ein tiefgreifendes Verständnis über den Einfluss von Oberflächenchemie und Oberflächenstruktur auf die initiale Zell-Implantat-Reaktion blieb dabei bisher aus.

Im Rahmen des von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) geförderten, interdisziplinären Forschungsvorhabens „StrucSurfCell" wird gemeinsam mit einem Hochschulpartner die Reaktion humaner mesenchymaler Stammzellen (hMSC) an mit einem Elektronenstrahl definiert mikrostrukturierten und zusätzlich metallurgisch veränderten Titanoberflächen betrachtet. Hierzu wird das technisch bekannte „SurfiSculpt"-Verfahren auf die Mikroebene übertragen und um die Möglichkeit, die chemische Zusammensetzung einer Oberfläche durch Auf- oder Ablegieren zu verändern, erweitert. Hierbei steht vor allem das Zulegieren von besonders zytokompatiblem Reintitan auf mechanisch hoch beanspruchbare Ti6Al4V-Legierungen im Fokus. In diesem Kontext wird insbesondere der Einfluss der lokalen Legierungszusammensetzung der mikrostrukturierten Oberfläche auf die Differenzierung von hMSC zu knochenbildenden Zellen gezielt untersucht.