In-vitro-Untersuchungen zur Biokompatibilität des neuen, austenitischen, nickelfreien Stahls P2000 an osteoblasten-ähnlichen Zellen

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P2000 ist ein neuer nickelfreier, stickstoffhaltiger Stahl mit sehr guter Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit, der sich zur Fertigung von Knochenimplantaten anbietet und als mögliche Alternative zu nickelhaltigen 316L-Stählen anzusehen ist. In dieser Arbeit wurde P2000 erstmals auf seine in vitro-Biokompatibilität, seinen Einfluss auf die intrazelluläre pH-Regulation und auf den Kalzium-Flux durch wenig-selektive Kationenkanäle getestet. Die Untersuchungen erfolgten an Osteoblasten-artigen MC3T3-E1-Zellen, die vergleichend auf Polystyrol sowie auf nickelhaltigem 316L-Stahl wuchsen. Im Vergleich zur Kontrolle adhärierten und wuchsen die Zellen auf P2000 normal, so dass P2000 gemäß DIN ISO Norm 10993-5 als biokompatibler Stahl einzustufen ist. Die intrazelluläre pH-Regulation sowie der Calcium-Einstrom durch wenig selektive Kationen-Kanäle waren auf P2000 im Vergleich zur Kontrolle ebenfalls normal. Auf nickelhaltigem 316L-Stahl war jedoch die Natrium-Protonen-Austauscher-vermittelte pH-Regulation der Zellen vermindert, während die Natrium-abhängige Chlorid-Bikarbonat-Austauscher-vermittelte pH-Regulation gesteigert war. Zudem war der Calcium-Flux durch o.g. Kanäle bei vielen Zellen nicht auslösbar. Mittels massenspektroskopischer Analysetechnik konnte gezeigt werden, dass Zellen auf 316L-Stahl im Vergleich zu P2000 oder zur Polystyrol-Kontrolle 5-10fach erhöhte Nickel-Gehalte aufwiesen. Zur weiteren Beurteilung von biologischen Nickel-Effekten wurde die Aktivität der alkalischen Phosphatase herangezogen, die zu diesem Zweck erstmals mit “bone morphogenetic protein-2“ stimuliert wurde. Bei Zellen auf 316L-Stahl war die Aktivität der alkalischen Phos-phatase im Vergleich zur Kontrolle stärker herabgesetzt als bei Zellen auf P2000. Weiterführende Untersuchungen mit den in 316L enthaltenen Metall-Ionen zeigten wiederum, dass vornehmlich Nickel die Hemmung der alkalischen Phosphatase auslösen konnte. Versuche mit Metallionen-Chelatoren sowie mit Zink-Ionen ergaben Hinweise darauf, dass die Stimulation der alkalische Phosphatase durch bone morphogenetic protein 2 die Anwesenheit von Zink erfordert und das Nickel mit Zink anscheinend um relevante Bindungsstellen konkurriert. Ähnliche Ergebnisse wurden mit menschlichen Knochenmarkszellen erhalten. Zusammengefasst lässt sich festhalten, dass der nickelfreie Stahl P2000 zelluläre Funktionen weniger stark beeinflusst als der nickelhaltige 316L Stahl.
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Dokumententyp:
Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Fakultät / Institut:
Medizinische Fakultät » Universitätsklinikum Essen » Institut für Physiologie
Dewey Dezimal-Klassifikation:
600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften » 610 Medizin und Gesundheit » 612 Physiologie des Menschen
Stichwörter:
Nickel, Biokompabilität, P2000, MC 3T3-E1-Zellen, BMP-2, ALP, Zink
Beitragende:
Prof. Dr. Wiemann, Martin [Betreuer(in), Doktorvater]
Prof. Dr. Ruchholtz, Steffen [Gutachter(in), Rezensent(in)]
Prof. Dr. Binding, Norbert [Gutachter(in), Rezensent(in)]
Sprache:
Deutsch
Kollektion / Status:
Dissertationen / Dokument veröffentlicht
Datum der Promotion:
03.04.2006
Dokument erstellt am:
23.08.2006
Dateien geändert am:
07.08.2013
Medientyp:
Text