Beschreibung:
Magnesiuminplantat, Titanimplantat, Zellbesiedlung. - Implantate für den Kopfbereich nach schweren Verletzungen und Tumoroperationen sollen dem Defekt entsprechend patientenindividuell gestaltbar sein und neben der temporären Stabilität schnell durchbaut werden. Ab einer kritischen Größe eines Defekts reicht das Potenzial der physiologischen Knochenneubildung meist nicht, weil die Vaskularisation nicht adäquat schnell einsetzt. Nach einer ausreichenden Osteosynthese ist das Implantat entbehrlich und meist sogar störend. Aus diesem Grund werden Implantate in der Regel im Rahmen einer Zweitoperation erneut traumatisierend entfernt. Ein Implantat mit ausreichender Stabilität für die Primärversorgung, das wie Magnesium später resorbiert wird, wäre daher wünschenswert. Verschiedene Aspekte, Implantate für kritisch große Gesichtsschädeldefekte zu konzipieren, wurden in der vorliegenden Arbeit untersucht. Zunächst wurde das Zellwachstum auf Titanoberflächen verfolgt, die über einen selektiven Laserschmelzprozess (SLM) formindividuell hergestellt worden waren. Bis in den µm-Bereich ließen sich dadurch formvorgegebene Strukturen schaffen. Über das hier verwendete SLM-Verfahren konnten somit patientenindividuelle Geometrien aus Titan angefertigt werden. Dabei ließen sich 250µm große Poren in das Metall einarbeiten, in denen fluoreszierende Osteoblasten proliferierten. Ergänzend wurde die Titanoberfläche mit einem Polycaprolacton-Polmer (PCL) beschichtet mit dem Ziel, verschiedene proangiogene Faktoren aufzunehmen. Da die im Vergleich zur porösen Titanoberfläche veränderte Polymer-Oberfläche einen Einfluss auf das Zellwachstum haben kann, wurde zunächst das Osteoblastenwachstum über die Zeit in vitro mikroskopisch betrachtet (Live Cell Imaging, LCI). Dabei war die Entwicklung des Zellwachstums und der Zellfläche über den beobachteten Zeitraum auf der Polymeroberfläche nur unwesentlich schwächer als auf porösem, unbeschichtetem Titan. Von den geprüften proangiogenen Faktoren High-Mobility-Group-Protein B1 (HMGB1), Vascular Endothelial Growth Factor (VEGF) und CXC-Motiv-Chemokin 12 (CXCL12) zeigte das HMGB1 den stärksten Einfluss auf die Migration von Endothelzellen und bietet sich daher als Kofaktor an, um in polymerbeschichteten Implantaten die Vaskularisation zu beschleunigen. Mit dem SLM-Verfahren wurden, über die Titanimplantate hinaus, Implantate aus Magnesium für die in vitro-Zellwachstumsstudien angefertigt. Um die frühzeitige Resorption des Magnesiums zu verhindern und um Wachstumsfaktoren gezielt zum Implantat einzubringen, wurde vergleichend eine Beschichtung mit PCL und P(3HB) (Polyhydroxybutyrat) aufgebracht. Unter dem LCI wurde das Proliferations- und Migrationsverhalten von Osteoblasten und Fettstammzellen verfolgt. Über die PCL-Beschichtung konnte die Korrosion des Magnesiums hinausgezögert werden und das in vitro charakterisierte Zellwachstum deutet auf eine gute Biokompatibilität hin.