Beschichtung lässt Zellen zugreifen

Ein einfacher Trick könnte das Festwachsen von Implantaten im Körper fördern. Jenaer Materialwissenschaftler haben entdeckt, dass knochenbildende Zellen sich besonders gerne und rasch auf Oberflächen festsetzen, die mit einem Epoxid beschichtet sind.

Osteoblasten entwickeln eine bemerkenswerte Vorliebe für die Epoxid-”Fugen” zwischen den ECM-”Kacheln”. Bild: IMT/Friedrich-Schiller-Universität

“Epoxide waren bisher als eher unzuträglich für die Gesundheit bekannt”, erklärt David Trimbach von der Universität Jena. Die Resultate der Laborversuche könnten diesen Verbindungen jedoch ungeahnte medizinische Anwendungen eröffnen, falls sie sich in klinischen Tests bewähren sollten. Trimbach und seine Kollegen präsentieren ihre Resultate im Fachblatt “Advanced Functional Materials”.

Epoxide können mit Proteinketten, wie sie auch auf der Oberfläche von Zellen vorkommen, reagieren und dauerhafte Bindungen eingehen. Versuchsweise gaben die Forscher daher knochenbildende Zellen (Osteoblasten) in Kulturgefäße, die sie mit dem Epoxid Glycidoxypropyltriethoxysilan (GOPS) beschichtet hatten. Tatsächlich hefteten sich die Zellen rasch an die Unterlage, ohne Zeichen einer Schädigung zu zeigen.

Mehr noch: Hatten die Forscher auf die Epoxidschicht ein Kachelmuster aus Proteinen der extrazellulären Matrix aufgetragen, dem normalen Umfeld der Zellen, zeigten diese weiterhin eine starke Präferenz für das Epoxid. Das ging so weit, dass die Zellen ihre Kontaktfläche mit den Epoxid-”Fugen” erhöhten, indem sie sich streckten und mitunter sogar die Form einer Nadel annahmen.

“Durch die Verwendung von Epoxiden ist somit ein gerichtetes Zellwachstum möglich”, so Klaus Jandt, der Leiter der Jenaer Arbeitsgruppe. Mittels geschickter Beschichtung einer Oberfläche, beispielsweise der eines Implantats, mit Epoxiden könnte nicht nur die Anheftung, sondern auch die Ausrichtung von Körperzellen darauf gelenkt werden. Und da eine Epoxidbeschichtung sehr viel günstiger sei als eine aus Proteinen der extrazellulären Matrix, mache dies “Hoffnung, dass zukünftig Implantate viel preiswerter als bisher hergestellt werden können”.

Forschung: David C. Trimbach, Brandis Keller und Klaus D. Jandt, Institut für Materialwissenschaften und Werkstofftechnologie, Friedrich-Schiller-Universität Jena; und andere

Veröffentlichung Advanced Functional Materials, Vol. 18(12), pp 1723-31, DOI 10.1002/adfm.200701491

WWW:
Institut für Materialwissenschaft und Werkstofftechnologie, Uni Jena
The Extracellular Matrix
Epoxide
Reaktion von Epoxiden

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