In der vorliegenden Arbeit wurde die Eignung einer im 3D-Pulverdruckverfahren fabrizierten Trägerstruktur auf Calciumphosphat-Basis (Bruschit) als Zellkultur-Scaffold untersucht. Dazu wurden die Konstrukte in vitro mit osteoblastären Zellen besiedelt und deren Proliferations- und Differenzierungsverhalten über eine Kultivierungsdauer von 12 Tagen analysiert. Als Parameter dienten hierbei die Zellviabilität, die Aktivität des osteoblastären Enzyms Alkalische Phosphatase sowie die Mediumkonzentration von Osteocalcin. Des Weiteren wurde der pH-Wert des Kulturmediums sowie die Konzentrationen der freien Elektrolyte Calcium und Phosphat untersucht. Die Ergebnisse belegen eine gute Zytokompatibilität des Trägermaterials. Diese äußerte sich in einer progredienten Proliferation phänotypisch osteoblastärer Zellen (gemäß Rasterelektronenmikroskopie). Die Zellen exprimierten das ostoblastentypische Enzym Alkalische Phosphatase, welches als früher Differenzierungsmarker gilt. Die Analyse der Osteocalcinproduktion führte aufgrund methodischer Probleme nicht zu verwertbaren Ergebnissen. Die Untersuchung des verbrauchten Zellkulturmediums ergab keine unphysiologischen Schwankungen des pH-Wertes. Jedoch konnten signifikante Veränderungen der Konzentration an freien Calcium und Phosphat-Ionen im Medium festgestellt werden. Diese sind auf die Löslichkeit des Trägermaterials im physiologischen Milieu zurückzuführen. Zusammenfassend konnte mittels vorliegender in vitro Versuche eine geeignete Zytokompatibilität des untersuchten Materials herausgearbeitet werden. Für mögliche klinische Anwendungen zum Knochenersatz sind weitergehende Untersuchungen, insbesondere osteokonduktiver Eigenschaften im orthotopen Implantatlager im Rahmen von in vivo Untersuchungen, erforderlich. / This study investigated the cytocompatibility of low-temperature direct 3-D printed calcium phosphate scaffolds in vitro. The fabrication of the scaffolds was performed with a commercial 3-D powder printing system. Diluted phosphoric acid was printed into tricalcium phosphate powder, leading to the formation of dicalcium phosphate dihydrate (brushite). The biocompatibility was investigated using the osteoblastic cell line MC3T3-E1. Cell viability and the expression of alkaline phosphatase served as parameters. The culture medium was analyzed for pH value, concentration of free calcium and phosphate ions and osteocalcin. The brushite scaffolds showed a considerable increase of cell proliferation and viability. The activity of alkaline phosphatase showed a similar pattern. Optical and electron microscopy revealed an obvious cell growth on the surface of the brushite scaffolds. Analysis of the culture medium showed minor alterations of pH value within the physiological range. The content of osteocalcin of the culture medium was reduced by the printed scaffolds due to adsorption. We conclude that the powder printed brushite matrices have a suitable biocompatibility for their use as cell culture scaffolds. The material enables osteoblastic cells in vitro to proliferate and differentiate due to the expression of typical osteoblastic markers.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:uni-wuerzburg.de/oai:opus.bibliothek.uni-wuerzburg.de:6691 |
| Date | January 2012 |
| Creators | Kraski, Boris |
| Source Sets | University of Würzburg |
| Language | deu |
| Detected Language | German |
| Type | doctoralthesis, doc-type:doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
| Rights | https://opus.bibliothek.uni-wuerzburg.de/doku/lic_ohne_pod.php, info:eu-repo/semantics/openAccess |
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