Selbstorganisierte Titandioxid-Nanoröhren: Biorelevante Schichten auf titanbasierten Implantatwerkstoffen

Voraussetzung für das Einheilen von Implantaten ist die positive Reaktion mit dem umliegenden Gewebe. In der Praxis haben sich Oberflächenrauhigkeiten im Mikrometerbereich als sehr aussichtsreich erwiesen. In dieser Arbeit wird ausgehend von Titan, einem der häufigsten Implantatmaterialien, der Einfluss von Oberflächenstrukturen im Nanometerbereich in vitro und in vivo untersucht. Grundlegend wird die anodische Erzeugung und Optimierung von TiO2 Nanoröhrenschichten unterschiedlicher Durchmesser mit hoher lateraler Auflösung im Bereich zwischen 15 und 100 nm beschrieben. Die Ergebnisse zeigen deutlich, dass nanoskalige Oberflächenstrukturen im Bereich von 15-100 nm einen dominanten Einfluss auf Adhäsion, Proliferation, Differenzierung und Migration der Zellen aufweisen (untersucht wurden u.a. mesenchymale Stammzellen, hämatopoetische Stammzellen, Osteoblasten, Osteoklasten und Endothelzellen). So erliegen Zellen auf 100 nm Röhren dem programmierten Zelltod (Apoptose), wo hingegen die Zellaktivität auf 15 nm die der auf Referenzoberflächen deutlich übertrifft. Die Untersuchungen mit TiO2 Nanoröhren zeigen, dass der Nanostrukturbereich die Biokompatibilität deutlich beeinflusst.