Untersuchung von Oberflächenbeschichtungen bei Gefäßstützen zur Reduktion der Restenoserate

Abstract

In der vorliegenden Dissertation wurden Stützimplantate für Koronararterien aus Edelstahl durch ein Niedertemperatur-Plasmaverfahren mit diamantähnlichem Kohlenstoff beschichtet. Zur Beurteilung der Biokompatibilität wurden die Korrosionseigenschaften in vitro und in vivo anhand elektrochemischer Methoden und durch Implantation untersucht. Die Korrosion war bei den beschichteten Gefäßstützen in vitro um 63 und in vivo um 82 geringer. Bei Zellkulturuntersuchungen zeigten die beschichteten eine geringere Adhäsion und Stimulierung von polymorphkernige Granulozyten. Experimente unter statischen, wie dynamischen Bedingungen, zeigten beim Einsatz von humanen Endothelzellen eine bessere Proliferation und Beständigkeit gegen Scherkräfte auf den beschichteten Oberflächen. Die Hämokompatibilität wurde anhand der Adsorptionsrate von Albumin und Fibrinogen mittels Biosensorexperimenten und mit radioaktiv markierten Proteinen untersucht. Weiterhin zeigte die beschichtete Oberfläche eine geringere Thrombozytenadhäsion. Insgesamt lassen die gute Bio- und Hämokompatibilität der Oberfläche, die sich in der besseren Erfolgsrate bei einer klinischen Studie niederschlägt, auf einen eindeutigen Zusammenhang zwischen der Oberflächeneigenschaften und der Restenoserate schließen. Eine weitere Aufgabe in dieser Arbeit war die kovalente Beschichtung der DLC-Oberfläche mit Heparin. Zur Beschichtung wurde Polyethylenimin mit einem Diaziridinderivat gekoppelt. Heparin wurde ionisch an das Polymer gekoppelt und durch lichtinduzierte Carbenbildung mit der Oberfläche vernetzt. Die biologische Aktivität der Heparinoberfläche lag bei 0,47 IE/cm². Durch Behandlung einer Edelstahloberfläche mit 32Phosphorsäure konnte eine Aktivierung in einem Bereich von 100 kBq bis 555 kBq erziehlt werden. Durch Temperieren bei 350 °C und beschichten mit diamantähnlichem Kohlenstoff wurde eine einfache Methode zur radiokativen Markierung von Edelstahloberflächen entwickelt.

In the present dissertation, Stainless-steel Stents for the implantation in coronary arteries were coated with Diamond-like carbon by low temperature plasma methods. For the evaluation of the biocompatibility the corrosion behavior in vivo and in vitro was investigated with electrochemical methods and by implantation. The coated Stents had in vitro a 63 and in vivo a 82 less corrosion. In cell-culture experiments the coated surface had a lower adhesion and activation of polymorphonuclear granulocytes. Human endothelial cells showed a better Proliferation and a better shear resistance under statically and dynamical conditions. The hemocompatibility was evaluated by the adsorption rates of Albumin and Fibrinogen with Biosensor-experiments and with radioactivated Proteins. The coated surface also had a lower adhesion of thrombocytes. The good bio- and hemocompatibility of the surface, which has beenproofed by a better success rate in a clinical trial, let conclude a coherence between the surface characteristics and the restenosis rate. Another task was the covalent coating of Heparin to the DLC-surface. For this reason Polyethylenimin was coupled with a Diazeridin-derivative. Heparin was bound ionically to the Polymer and the coupling was done by generating of light induced Carbens. The biological activity of the Heparin surface was 0,47 IE/cm². The treatment of Stainless-steel surfaces with 32Phosphoric acid leads to an activation between 100 kBq and 555 kBq. After heating to 350 °C and coating with DLC a easy method for the radioactive activation of Stainless-steel surfaces was developed.