Biokompatibilität und Einwachsverhalten einer innovativen Laser-nanostrukturierten Titanoberfläche - Anwendungstransfer aus der Luft- und Raumfahrttechnik
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Die Lebensdauer von orthopädisch-unfallchirurgischen Implantaten/ Prothesen hängt von der Qualität ihrer Knochenfixation ab. Zahlreiche Oberflächenmodifikationstechniken wurden entwickelt, um das Einwachsen von Implantaten in den umgebenden Knochen zu verbessern. Diese Strategien zielen vornehmlich auf eine Vergrößerung der Oberfläche ab, um eine verbesserte Osteointegration zu ermöglichen. In den vorliegenden Zell- und tierexperimentellen Studien konnte eine laserbasierte Nanostrukturierungstechnik auf TiAl6V4-Legierungsimplantaten, eine echte Nanostruktur mit Kavitäten zwischen 20-30 nm erzeugen, mit Maximierung der Oberfläche, welche eine funktionelle Verbindung zwischen Knochen und Implantat ermöglichen kann bzw. diese verbessert. Zusammenfassend ist die laserstrukturierte Nanooberfläche nicht zytotoxisch, allerdings zeigte sich eine Einschränkung der Proliferationsrate der humanen Osteoblasten. Daher ist es denkbar, dass unterschiedliche Laserparameter auch die osteogene Differenzierung mitbestimmen. Möglicherweise erklärt dies auch den beobachteten unterschiedlichen Einfluss der Nanooberfläche auf Gen- und Proteinexpression ausgewählter Osteoblastenmarker. Der in-vivo Versuch der Nanooberfläche zeigte zu den herkömmlichen Oberflächenmodifikationen insbesondere des weitverbreiteten Titanplasmaspray keine Verbesserung der Osteointegration und der Primär- und Sekundärstabilität. Die Nanostrukturierung war hingegen der herkömmlichen Oberflächenmodifikation, insbesondere dem Titanplasmaspray, jedoch auch nicht unterlegen. Daher sollten ebenfalls in Folgeversuchen unterschiedliche Laserparameter zur Herstellung weiterer Nanooberflächen näher untersucht werden. Der Einsatz der Oberfläche auf Implantaten und Endoprothesen könnte hiernach einen möglichen klinischen Einsatz erfahren und von hohem Interesse für die Implantologie sein.
