Rasterkraftmikroskop für Lifescience
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Im Rahmen des SFB Biomedizintechniken werden u.a. Adhäsion und Wachstum von Zellen auf Implantatmaterialien und funktionalisierten Implantatoberflächen in vitro und in vivo untersucht. Dabei sind mehrere Untersuchungsmethoden erforderlich, die u.a. auch über die Besiedlung mit spezifischen Zellen und die dabei sich abspielenden Elementarvorgänge Auskunft geben. Im Projekt „Entwicklung eines Elektrodenarrays für optimierte Nerven-Elektroden-Interaktion" sollen die Wechselwirkungen zwischen Zellen und die Oberfläche untersucht werden. Während einerseits verhindert werden soll, dass sich Fibroblasten im peripheren auditorischen System und Gliazellen im zentralen auditorischen System an Implantatträgermaterialien und elektrisch leitenden Oberflächen ansiedeln und damit die elektrischen Eigenschaften bei der elektrischen Stimulation negativ beeinflussen, ist andererseits ein gerichtetes Aufwachsen von Nervenzellausläufern (Dendriten) auf die elektrisch leitenden Kontaktstellen Ziel des Projektes. Damit soll die Selektivität der elektrischen Reizung und damit eine höhere Zahl verfügbarer elektrisch getrennter Kanäle erreicht werden. Heute verfügbare Techniken zur Oberflächenbearbeitung ermöglichen das Herstellen von Strukturen im mikro- und nanometerskaligen Bereich. Durch die Nutzung modernster Lasertechnologien können verschiedenste Materialien (z.B. Metalle wie Platin und Titan, Halbmetalle wie Silizium, Kunststoffe wie Silikon und Polyimid) gezielt oberflächenstrukturiert werden. Im Rahmen der Arbeiten wurden lineare, spikeförmige, lotus-ähnliche oder auch ungeordnete Mikro- und Nanostrukturen untersucht. Diese physikalische Oberflächenmodifikation kann die Adhäsion, die Migration und damit auch das Wachstum von Zellen spezifisch steuern. Die hochauflösende AFM-Technologie eröffnete die Möglichkeit, submikrometer-genaue Abbildungen der Laserstrukturen zu erhalten und damit sowohl die Qualität der hergestellten Oberflächen zu beurteilen als auch die Feinstruktur zu definieren, die für die einzelne Zelle sichtbar ist. Diese Ergebnisse wurden mit den Zelladhäsionsmessungen und den Proliferationsuntersuchungen korreliert. Die Messung der bei primärem Oberflächenkontakt auftretenden Adhäsionskräfte konnten Aufschluss darüber geben, wie die Interaktion mit den Elektrodenmaterialien durch die Oberflächenmodifikation beeinflusst wird. Dabei zeigte es sich, dass die primäre Adhäsionsfläche, die der Zelle bei Oberflächenkontakt zur Verfügung steht, entscheidend für die Anhaftkraft ist. Die vorliegenden Ergebnisse sind ein wichtiger Schritt zur Entwicklung superselektiver Oberflächen und zur Optimierung der Elektroden-Nerven-Schnittstelle.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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(2008) Einfluss der Mikrotopographie auf das in vitro-Aufwachsverhalten von Fibroblasten. Biomaterialien 9 (3/4), 192
Reich, U., Fadeeva, E., Gollapudi, S., Chichkov, B., Klug, U., Kling, R., Lenarz, T., Reuter, G.
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(2009). Cell adhesion studies on laser modified silicon and silicone. Biomaterialien 10 (3/4), 92
Aliuos, P., Fadeeva, E., Gollapudi, S., Reuter, G., Chichkov, B. N., Klug, U., Lenarz, T. & Reich, U.
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(2009). Cell growth and adhesion on micro structured cochlear implant materials. Biomaterialien 10, S1, 103
Reich, U., Aliuos, P., Fadeeva E., Gollapudi S., Chichkov, B. N., Klug, U., Kling, R., Lenarz, T., Reuter, G.
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(2010). Untersuchung der Adhäsionskräfte von Fibroblasten auf Mikrostrukturieren Oberflächen Mittels Rasterkraftmikroskopie (AFM). Biomed Tech (Berl) 55, 66-68
Aliuos, P., Fadeeva, E., Gollapudi, S., Chichkov, B., Klug, U., Lenarz , T., Reich, U., Reuter, G.
