In der vorliegenden Studie wurde in einem in vitro-Modell der Einfluss eines elektrischen Feldes auf die Adsorption von Proteinen und Zellen getestet. Dazu wurden Elektrokammern hergestellt, in denen metallische Oberflächen während der Proteinadsorption, der Zelladsorption sowie der Protein- und Zelladsorption polarisiert wurden. Mit Hilfe dieses Versuchsaufbaus konnten elektrische Felder simuliert werden, wie sie an rauen, im Mikro- bis Nanometerbereich strukturierten Oberflächen auftreten. Als Testoberflächen dienten die im klinischen Einsatz bewährten Implantatmaterialien Stahl und Titan. Die Wirkung der angelegten Spannung (+600 mV) auf die Testparameter Proliferationsverhalten, mitochondriale Zellaktivität und intrazelluläre Proteinverteilung wurde 48 h nach Aussaat der Osteoblasten-ähnlichen Zellen (MG-63) untersucht. Mit Ausnahme der während der Proteinadsorption polarisierten Stahlplättchen konnten auf allen polarisierten Testoberflächen geringere Zellzahlen nachgewiesen werden als auf den unpolarisierten Kontrollen. Die mitochondriale Zellaktivität war auf allen polarisierten Stahloberflächen im Vergleich zu den unpolarisierten Kontrollplättchen verringert, wobei lediglich in der Versuchsreihe zur Protein- und Zelladsorption eine statistisch signifikante Abnahme ermittelt werden konnte. Auf den während der Zelladsorption polarisierten Titanoberflächen wurde ebenfalls eine verglichen mit den unpolarisierten Kontrollen geringere Stoffwechselaktivität beobachtet, während dieser Testparameter durch die bei Proteinadsorption und Protein- und Zelladsorption angelegte Spannung auf den übrigen Titanplättchen positiv beeinflusst wurde. Der Einfluss des externen elektrischen Feldes auf die intrazelluläre Proteinverteilung stellte sich nach Analyse der Immunfluoreszenzen als äußerst gering dar. Mit dem beschriebenen in vitro-Modell konnte gezeigt werden, dass ein externes elektrisches Feld das Zellverhalten sowohl direkt als auch indirekt über eine Veränderung der adsorbierten Proteinschicht beeinflussen kann. / In the present study, the influence of an electric field on the adsorption of proteins and cells was tested in an in vitro model. For this purpose, electric chambers were constructed, in which metallic surfaces were polarized during protein adsorption, cell adsorption and protein and cell adsorption. Using this test set-up, electric fields appearing on rough, micro- to nanometer scale structured surfaces were simulated. Steel and titanium, which are clinically well-established, served as test surfaces. The effect of the applied potential (+600 mV) on the test parameters cell proliferation, mitochondrial cell activity and intracellular protein distribution was determined 48 h after seeding of the osteoblast-like cells (MG-63). With the exeption of during protein adsorption polarized steel platelets, on all polarized test surfaces lower cell numbers were detected than on the unpolarized controls. Mitochondrial cell activity was lower on all polarized steel surfaces compared with the unpolarized control platelets, whereas only in the test series on protein and cell adsorption a statistically significant decrease could be determined. Also on during cell adsorption polarized titanium surfaces, a lower metabolic activity was observed compared with the unpolarized controls, while this parameter was positively influenced by the applied potential during protein adsorption and protein and cell adsorption on the remaining titanium platelets. The influence of the external electric field on the intracellular protein distribution was shown to be extremely low according to the immunfluorescence analysis. With the described in vitro model, it could be shown that an external electric field can affect cell behaviour both directly and indirectly through a change of the adsorbed protein layer.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:uni-wuerzburg.de/oai:opus.bibliothek.uni-wuerzburg.de:2488 |
| Date | January 2008 |
| Creators | Tauböck, Tobias |
| Source Sets | University of Würzburg |
| Language | deu |
| Detected Language | German |
| Type | doctoralthesis, doc-type:doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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