Biofunktionalisierung von kommerziellen dentalen Implantatoberflächen durch extrazelluläre Peptide mit biologischer Signalfunktion

Abstract

Ziel der vorliegenden Arbeit war es, typische aktuelle Implantatoberflächen (gestrahlt/geätzt) durch die Beschichtung mit verschiedenen biologischen Signalsequenzen (Peptide) zu verbessern bzw. zu biofunktionalisieren. Um eine dauerhafte Beschichtung mit diesen Signalsequenzen zu gewährleisten, sollten diese kovalent an die Versuchsoberflächen gekoppelt werden. Im Folgenden wurde die Wirkung dieser Signalsequenzen auf SAOS-2 Osteoblasten sowie Stammzellen aus dem menschlichen Kieferperiost untersucht. Um die Wirkung der Signalsequenzen zu bewerten wurden unterschiedliche Versuche und Tests durchgeführt. Bei den Untersuchungen des Zellwachstums, der initialen Anheftung, sowie der Adhäsion wurde die Kristallviolett-Färbung angewendet. Die Stoffwechselaktivität wurde anhand des XTT-Tests und die Zellproliferation mit dem BrdU-Test bestimmt. Um die Genexpression verschiedener osteogener Marker nachzuweisen wurde die RT-PCR eingesetzt.

Auf glatten Titanoberflächen konnte durch die Beschichtung mit Fibronektin und RGD die Initiale Anheftung deutlich verbessert werden (Messung nach einer Stunde). Die Stoffwechselaktivität bzw. Proliferation von SAOS-2 Osteoblasten konnte durch die Modifikation mit Fibronektin und RGD ebenfalls erheblich gesteigert werden (Messung nach zwei Tagen). Alle verwendeten Peptide hatten ebenfalls eine fördernde Wirkung auf humane Periost-Stammzellen im Langzeitversuch von 42 Tagen, d.h. die Zell-proliferation konnte deutlich erhöht werden. Hierbei war die Förderung durch FN am höchsten, gefolgt von dem Peptid P2 (GRGDSC). Neben der Proliferation wurde auch untersucht, ob die osteogene Induktion der Stammzellen durch die Peptide gefördert werden kann. Die Ergebnisse der RT-PCR zeigten, dass die höchste Steigerung der Genexpression bei den Titanoberflächen die mit FN, dem Peptid P5 (CGGNGEPRGDTYRAY) und dem Peptid P2 beschichtet waren erfolgte (Messung nach 20 Tagen Induktion). Unter den hier getesteten Signalsequenzen erzielten die Peptide mit der RGD-Sequenz die besten Ergebnisse.