Vergleichende Biokompatibilitätstestung poröser Titanprobenkörper unterschiedlicher Porosität und unterschiedlichen Porositätsvolumens in der humanen Knochenmarkszellkultur:
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Autor: Wilke, Monika
Jahr: 2004
Inhaltsverzeichnis
1. Einleitung
1.1. Entwicklung der Endoprothetik 1
1.2. Grundlagen für den Einsatz von orthopädisch relevanten Biomaterialien 4
2. Biokompatibilität
2.1. Grundlagen „ 7
2.2. Einflussfaktoren auf die Biokompatibilität von implantierten Biomaterialien 9
23. Biokompatibilitätsprüfverfahren... 13
2.3.1. Tierversuch 13
2.3.2. Zellkultur 14
2.3.3. Zellarten 16
3. Allgemeiner Knochenaufbau und Knochenwachstum.........19
3.1. Zellentwicklung und Abwehrmechanismen 20
3.1.1. Hämatopoese im Knochenmark 20
3.1.2. Leukopoese 21
3.1.3. Unspezifische Abwehnnechanismen 23
3.1.4. Spezifische Abwehrmechanismen und Entzündung 23
3.2. Zelluläre Bestandteile 25
3.2.1. Vorläuferzellen 25
3.2.2. Osteoblasten 25
3.2.3. Osteozyten 26
3.2.4. Bone Lining cells 27
3.2.5. Osteoklasten 27
3.2.6. Interaktion von Osteoblasten und Osteoklasten 29
33. Extrazelluläre Matrix ECM 31
3.3.1. Kollagene 31
3.3.2. Nicht-kollagene Knochenmatrix 34
3.3.3. Mineralisierung der Knochenmatrix 35
3.4. Lokale Regulation des Knochenwachstums 39
3.4.1. Zytokine und Wachstumsfaktoren 40
3.4.1.1. Kolonie-stimulierender Faktor (CSF) 44
3.4.1.2. Granulozyten-Makrophagen-Kolonie-stimulierender Faktor (GM-CSF) 45
3.4.1.3. Interleukin-3 (IL-3) 46
3.4.1.4. Interleukin-lß(IL-lß) 47
3.4.1.5. Tumornekrosefaktor (TNF) 48
3.4.1.6. Interleukin-6 (IL-6) 49
3.4.1.7. OPG 50
3.5. Einwachsen von Knochengewebe in Implantatoberflächen 52
4. Fragestellung ..- 53
5. Material und Methoden 55
5.1. Knochenmarkspräparation 55
5.1.1. Zellkulturmedium 58
5.1.2. Kulturbedingungen 58
5.2. Implantatmaterialien. 60 |
5.2.1. Reintitangrundkörper-Kontrolle (CSTi) 61
5.2.2. Reintitangrundkörper mit plasma-gespritzter Titanoberfläche -
Porosität von 25 %(VPS-Ti-25) 62
5.2.3. Reintitangrundkörper mit plasma-gespritzter Titanoberfläche -
Porosität von 50 % (VPS-Ti-50) 63
5.2.4. Reintitangrundkörper mit plasma-gespritzter Titanoberfläche -
Porosität von 50 % und zusätzlicher Hydroxylapatitbeschichtung (VPS-Ti-50-HA). 64
53. Zellzahlbestimmung ...64
5.4. Zytokinbestimmung (Elisa) 65
5.5. Fluorescence acrivating cell sorter (FACS) 67
5.5.1. Durchführung 68
5.5.2. Zelloberflächenantigene (CD-Antigene) 69
5.6. Mikroskopie
5.6.1. Konfokale Laser-Raster-Mikroskopie 70
5.6.2. Rasterelektronenmikroskopie 72
5.7. Von Kossa-Färbung ..73
5.8. Giemsa-Färbung. ... 74
5.9. Statistik ...... 75
5.10. Verwendete Materialien 77
6. Ergebnisse
6.1. Zellkulturkontrolle 79
6.1.1. Zellzahl 80
6.1.2. Zelldifferenzierung mit Oberflächenantigenen 80
6.1.3. Zytokinprofil und Einfluss von Wachstumsfaktoren auf deren Freisetzung 81
6.1.4. Lichtmikroskopische Kontrolle 81
6.2. Humane Knochenmarkszellkultur mit Implantatmaterialien
6.2.1. Zellzahlentwickmng mittels CASY 1 TTC Zellzahler 83
6.2.2. Zytokinprofil 85
TNF-a 85
IL-6 86
IL-lß 87
Osteocalcin 88
OPG 90
LDH 91
Alkalische Phosphatase 93
Calcium 94
6.3. Zelldiflercnzierung FACS 95
CD-19 positive Zellen 95
CD-14 positive Zellen 96
CD-34 positive Zellen 97
CD-4 positive Zellen 98
CD-66b positive Zellen 99
6.4. Konfokale Laser-Raster Mikroskopie 100
6.5. Rasterelektronenmikroskopie 109
6.6. Von Kossa-Färbung 119
7. Diskussion
7.1. Allgemeine Betrachtung 123
7.2. Vergleich mit Tierversuch 129
7.3. Vor- und Nachteile der humanen Knochenmarkszellkultur 131
7.4. Standardisierbarkeit 132
7.5. Ausblick 133
8. Zusammenfassung 135
9. Anhang
9.1. Abkürzungsverzeichnis 136
9.2. Tabellen 138
9.3. Literaturverzeichnis 159
Lebenslauf 187
Verzeichnis akademischer Lehrer 188
Danksagung 189
Ehrenwörtliche Erklärung 190
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