Unter Anwendung eines Säureätzverfahrens konnte eine reproduzierbare topographische Struktur im Nanometerbereich auf 1.4441 Implantatstahl erzeugt werden. Die Struktur ist auf Entmischungsprozesse im Stahl zurückzuführen. Zur Beurteilung der Biokompatibilität wurde die Entwicklung der Zellzahl, Vitalität, die Proteinverteilung und Kontaktausbildung der Filopodien einer murinen Fibroblastenzellinie (L-929) herangezogen. Mitunter wurde beobachtet, dass das gezielte Aufbringen einer lamellären Nanostruktur zu Filopodienkontakten an prominenten Strukturen der Probenoberfläche führt. / Nanoscaled lamellar surface structures have been prepared on medical stainless steel AISI 316LVM by chemical etching of the decomposed phases. The effect of this structure on fibroblasts cells has been investigated. Fibroblast cell count, vitality, morphology and protein localization were critical parameters. Cells developed long filopodia perpendicular to the lamellar structure while almost no or only short filopodia were formed parallel to the lamellae. These results are explained in terms of a topographical influence on the nanostructure. Topographical change was sensed perpendicular to the structure, which was preferred by the cells.

Das Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, den Einsatz der konfokalen Laser-Scanning-Mikroskopie (LSM) für die Beurteilung von humanen Osteoblasten auf experimentellen Implantatoberflächen zu prüfen. Die acht Probekörper besaßen anodische Konversionsoberflächen, die aus den Elektrolyten Zirkoniumsulfat, Phosphorsäure und Kaliumfluorid sowie deren Kombinationen hergestellt waren. Als Positivstandard dienten TICER® und Cercon®, als Negativstandard commercial pure Titan (CPT/Reintitan). Diese Probekörper wurden in Chamber Slides mit einer humanen Osteoblastenkultur inkubiert. Am 3., 5., 7. und 10. Versuchstag erfolgte die immunhistochemische Darstellung von Bone-Sialoprotein (BSP). Anschließend wurden im LSM fluoreszenzmikroskopisch 3D-Bildstapel aufgenommen und mit dem 2D-mikroskopischen Verfahren verglichen. Es zeigte sich, dass das Bone-Sialoprotein einen Hinweis auf aktive Osteoblasten darstellt. Die BSP-exprimierenden Strukturen, die sich zu Volumina zusammenfügen, variieren an den verschiedenen Versuchstagen und bei den unterschiedlichen Oberflächenstrukturen. Eine deutlich erhöhte BSP-Expressionsrate wurde bei den elektrolytisch beschichteten Probekörpern aus Zirkoniumsulfat, Kaliumfluorid und Phosphorsäure erfasst. Ein eindeutiger Unterschied zwischen der 2D-Mikroskopie und der LSM ergab sich jedoch nicht. Die LSM erlaubt aber zusätzlich Aussagen über absorbierte Proteine an den Probekörperoberflächen durch eine um 90°-gedrehte Projektion der 3D-Bildstapel.

Die vorliegende Arbeit untersucht neuartige Zirkonoxid-Implantatoberflächen hinsichtlich ihrer Auswirkung auf die Proliferation und Apoptose humaner Knochenzellen, die in einer Knochenzellkultur angezüchtet wurden. Weiterhin erfolgte die Messung der auf den jeweiligen Probekörperoberflächen sezernierten Knochenproteine Bone Sialo Protein, Osteonectin, Osteocalcin und des Wachstumsfaktors TGF-ß. Die Messungen geschahen am dritten, fünften, siebenten und zehnten Versuchstag. Die neuartigen Probekörper ZrO_19 und ZrO_20 haben einen Titangrundkörper und wurden im PVD-Verfahren mit Zirkoniumdioxid beschichtet. Sie mussten sich dem Vergleich mit dem Positivstandard Ticer und dem Negativstandard Titan unterziehen. Weiterhin fanden ein Probekörper aus reiner Zirkoniumdioxidkeramik (Cercon) und eine SLA-ähnliche geätzte Titanschicht Verwendung. Am meisten Knochenzellen proliferierten auf Ticer. Die kleinsten Messwerte wurden auf der Ätzschicht gemessen. Die Werte von ZrO_19, ZrO_20 und von Cercon ähnelten sich stark und siedelten sich zwischen denen von Ticer und denen der Ätzschicht an. Die größten Expressionen der Knochenproteine wurden auf Cercon und Ticer nachgewiesen. Die neuartigen Zirkoniumdioxid-Oberflächen begünstigten die Proliferation und Expression von Knochenproteinen in vitro nicht in dem Maße, wie es der Positivstandard Ticer vermochte. Möglicherweise könnten jedoch Variationen der Oberflächen-zusammensetzung die biologischen Eigenschaften verbessern. Für Cercon kann eine gute biologische Eignung vermutet werden.

Das Ziel der vorliegenden Arbeit war es, die Wachstumsbedingung der nicht kollagenen Knochenproteine auf unterschiedlichen Konversionsoberflächen zu untersuchen. Dazu wurde das Proliferations- sowie Apoptoseverhalten der Knochenproteine in vitro bestimmt. Es kamen neben dem Probekörper Titan als Negativstandard und Ticer als Positivstandard, vier weitere Probekörper auf Titanbasis mit unterschiedlicher Kalzium-Phosphorrelation zur Anwendung. Diese wurden mit humanen Knochenzellen beschickt und über einen Zeitraum vom 3., 5., 7., und 10. Versuchstag ausgewertet. Die Zellkerne und Apoptosefragmente wurden immunhistochemisch markiert und fluoreszenzoptisch untersucht. Desweiteren wurden die relativen Grauwerte ermittelt, welche die Intensität des Bildes wiedergeben. Es zeigte sich in überwiegenden Fällen eine Zunahme der Zellanzahlen auf den verschiedenen Probekörpern. Dagegen verhielt sich die Zahl der apoptotischen Fragmente invers, indem sie auf ein Minimum absanken. In unserer Arbeit kommen wir zu der Annahme, dass Oberflächenmodifikationen die Knochenmineralisierung in der Phase der Knochenneubildung um das Implantat herum, respektive um die Oberflächenstruktur des Implantates, signifikant verbessern. Durch die Beschichtung der Implantatoberflächen mit Kalzium-Phosphor wird einerseits die Oberflächenrauigkeit erhöht, andererseits die Anbindung vom Implantat an die Knochenstruktur verbessert.

Die vorliegende Arbeit untersucht neuartige Zirkonoxid-Implantatoberflächen hinsichtlich ihrer Auswirkung auf die Proliferation und Apoptose humaner Knochenzellen, die in einer Knochenzellkultur angezüchtet wurden. Weiterhin erfolgte die Messung der auf den jeweiligen Probekörperoberflächen sezernierten Knochenproteine Bone Sialo Protein, Osteonectin, Osteocalcin und des Wachstumsfaktors TGF-ß. Die Messungen geschahen am dritten, fünften, siebenten und zehnten Versuchstag. Die neuartigen Probekörper ZrO_19 und ZrO_20 haben einen Titangrundkörper und wurden im PVD-Verfahren mit Zirkoniumdioxid beschichtet. Sie mussten sich dem Vergleich mit dem Positivstandard Ticer und dem Negativstandard Titan unterziehen. Weiterhin fanden ein Probekörper aus reiner Zirkoniumdioxidkeramik (Cercon) und eine SLA-ähnliche geätzte Titanschicht Verwendung. Am meisten Knochenzellen proliferierten auf Ticer. Die kleinsten Messwerte wurden auf der Ätzschicht gemessen. Die Werte von ZrO_19, ZrO_20 und von Cercon ähnelten sich stark und siedelten sich zwischen denen von Ticer und denen der Ätzschicht an. Die größten Expressionen der Knochenproteine wurden auf Cercon und Ticer nachgewiesen. Die neuartigen Zirkoniumdioxid-Oberflächen begünstigten die Proliferation und Expression von Knochenproteinen in vitro nicht in dem Maße, wie es der Positivstandard Ticer vermochte. Möglicherweise könnten jedoch Variationen der Oberflächen-zusammensetzung die biologischen Eigenschaften verbessern. Für Cercon kann eine gute biologische Eignung vermutet werden.

Mit zunehmender Etablierung der Implantattherapie im zahnärztlichen Alltag stellt die Reduzierung der Einheilzeit durch Oberflächenoptimierung eine der Hauptbestrebungen der forschenden Industrie dar. Dazu treten ästhetische Patientenwünsche nach „weißen“ Materialien, die am ehesten durch das jedoch frakturgefährdete Zirkonmischoxid zu realisieren sind. Ziel der vorliegenden Arbeit war die Untersuchung der Osteokompatibilität verschiedener, metallener Probekörper mit „Zirkoniummischoxidbeschichtung“, in der humanen enoralen Knochenzellkultur. Unter Verwendung einer männlichen Knochenzellkultur über 10 Tage wurden die Expressionen der nonkollagenen Knochenmatrixproteine, Osteocalcin, Osteonectin und Bone Sialo Protein sowie des Wachstumsfaktors TGF-β auf 3 Standardoberflächen und 5 experimentell hergestellten Zirkoniummischoxidoberflächen bestimmt. Es galt zu ermitteln, ob die chemische Zusammensetzung und die Mikrostruktur der getesteten Probekörper Einfluss auf die Proteinexpression haben. Die gewonnenen Versuchsergebnisse lassen vermuten, dass vor allem die Oberflächenkonfigurationen der Experimentaloberflächen 3 (ZSG ½), 4 (ZS4-0,5) und 5 (ZS4-2) die Sekretion o.g. Knochenproteine im Vergleich zu den anderen Experimentaloberflächen sowie dem metallenen Positivstandard (PK7) und dem Negativstandard (PK8) begünstigen. Des Weiteren kann für den als keramischen Positivstandard verwendeten CERCON® Probekörper (PK6) auf Grund der Ergebnisse eine gute biologische Eignung in vitro angenommen werden. Von weiteren Versuchen, welche mit mind. 6 Probekörpern pro Standzeit und Marker durchgeführt werden sollten, lässt sich keine der verwendeten Experimentaloberflächen gerechtfertigt ausschließen.

Das Ziel der vorliegenden Arbeit war es, die Wachstumsbedingung der nicht kollagenen Knochenproteine auf unterschiedlichen Konversionsoberflächen zu untersuchen. Dazu wurde das Proliferations- sowie Apoptoseverhalten der Knochenproteine in vitro bestimmt. Es kamen neben dem Probekörper Titan als Negativstandard und Ticer als Positivstandard, vier weitere Probekörper auf Titanbasis mit unterschiedlicher Kalzium-Phosphorrelation zur Anwendung. Diese wurden mit humanen Knochenzellen beschickt und über einen Zeitraum vom 3., 5., 7., und 10. Versuchstag ausgewertet. Die Zellkerne und Apoptosefragmente wurden immunhistochemisch markiert und fluoreszenzoptisch untersucht. Desweiteren wurden die relativen Grauwerte ermittelt, welche die Intensität des Bildes wiedergeben. Es zeigte sich in überwiegenden Fällen eine Zunahme der Zellanzahlen auf den verschiedenen Probekörpern. Dagegen verhielt sich die Zahl der apoptotischen Fragmente invers, indem sie auf ein Minimum absanken. In unserer Arbeit kommen wir zu der Annahme, dass Oberflächenmodifikationen die Knochenmineralisierung in der Phase der Knochenneubildung um das Implantat herum, respektive um die Oberflächenstruktur des Implantates, signifikant verbessern. Durch die Beschichtung der Implantatoberflächen mit Kalzium-Phosphor wird einerseits die Oberflächenrauigkeit erhöht, andererseits die Anbindung vom Implantat an die Knochenstruktur verbessert.

Das Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, den Einsatz der konfokalen Laser-Scanning-Mikroskopie (LSM) für die Beurteilung von humanen Osteoblasten auf experimentellen Implantatoberflächen zu prüfen. Die acht Probekörper besaßen anodische Konversionsoberflächen, die aus den Elektrolyten Zirkoniumsulfat, Phosphorsäure und Kaliumfluorid sowie deren Kombinationen hergestellt waren. Als Positivstandard dienten TICER® und Cercon®, als Negativstandard commercial pure Titan (CPT/Reintitan). Diese Probekörper wurden in Chamber Slides mit einer humanen Osteoblastenkultur inkubiert. Am 3., 5., 7. und 10. Versuchstag erfolgte die immunhistochemische Darstellung von Bone-Sialoprotein (BSP). Anschließend wurden im LSM fluoreszenzmikroskopisch 3D-Bildstapel aufgenommen und mit dem 2D-mikroskopischen Verfahren verglichen. Es zeigte sich, dass das Bone-Sialoprotein einen Hinweis auf aktive Osteoblasten darstellt. Die BSP-exprimierenden Strukturen, die sich zu Volumina zusammenfügen, variieren an den verschiedenen Versuchstagen und bei den unterschiedlichen Oberflächenstrukturen. Eine deutlich erhöhte BSP-Expressionsrate wurde bei den elektrolytisch beschichteten Probekörpern aus Zirkoniumsulfat, Kaliumfluorid und Phosphorsäure erfasst. Ein eindeutiger Unterschied zwischen der 2D-Mikroskopie und der LSM ergab sich jedoch nicht. Die LSM erlaubt aber zusätzlich Aussagen über absorbierte Proteine an den Probekörperoberflächen durch eine um 90°-gedrehte Projektion der 3D-Bildstapel.

Mit zunehmender Etablierung der Implantattherapie im zahnärztlichen Alltag stellt die Reduzierung der Einheilzeit durch Oberflächenoptimierung eine der Hauptbestrebungen der forschenden Industrie dar. Dazu treten ästhetische Patientenwünsche nach „weißen“ Materialien, die am ehesten durch das jedoch frakturgefährdete Zirkonmischoxid zu realisieren sind. Ziel der vorliegenden Arbeit war die Untersuchung der Osteokompatibilität verschiedener, metallener Probekörper mit „Zirkoniummischoxidbeschichtung“, in der humanen enoralen Knochenzellkultur. Unter Verwendung einer männlichen Knochenzellkultur über 10 Tage wurden die Expressionen der nonkollagenen Knochenmatrixproteine, Osteocalcin, Osteonectin und Bone Sialo Protein sowie des Wachstumsfaktors TGF-β auf 3 Standardoberflächen und 5 experimentell hergestellten Zirkoniummischoxidoberflächen bestimmt. Es galt zu ermitteln, ob die chemische Zusammensetzung und die Mikrostruktur der getesteten Probekörper Einfluss auf die Proteinexpression haben. Die gewonnenen Versuchsergebnisse lassen vermuten, dass vor allem die Oberflächenkonfigurationen der Experimentaloberflächen 3 (ZSG ½), 4 (ZS4-0,5) und 5 (ZS4-2) die Sekretion o.g. Knochenproteine im Vergleich zu den anderen Experimentaloberflächen sowie dem metallenen Positivstandard (PK7) und dem Negativstandard (PK8) begünstigen. Des Weiteren kann für den als keramischen Positivstandard verwendeten CERCON® Probekörper (PK6) auf Grund der Ergebnisse eine gute biologische Eignung in vitro angenommen werden. Von weiteren Versuchen, welche mit mind. 6 Probekörpern pro Standzeit und Marker durchgeführt werden sollten, lässt sich keine der verwendeten Experimentaloberflächen gerechtfertigt ausschließen.