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Motilität und Adhäsion von Osteoblasten und Osteoklasten an ß-TCP

Marlene Illetschko

Art der Arbeit

Diplomarbeit

Universität

Universität Wien

Fakultät

Fakultät für Lebenswissenschaften

Betreuer*in

Oskar Hoffmann

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DOI

10.25365/thesis.32671

URN

urn:nbn:at:at-ubw:1-30214.32584.547763-4

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Abstracts

Abstract

(Deutsch)

Ziel dieser Arbeit war es, die Fähigkeiten von Osteoblasten und Osteoklasten für die Anwendung im Bereich des Tissue Engineerings genauer zu untersuchen. Neben der Frage, ob diese Zellen in der Lage sind, mit knochenähnlichen Ersatzmaterialien Kontakt aufzunehmen, zu proliferieren und sich zu vermehren, haben wir auch versucht, zu analysieren, ob sie bei bestimmten Bedingungen in der Lage seien, an dem ihnen angebotenen Substrat zu adhärieren und Fokalkontakte auszubilden. Dabei wurde ß-TCP, ein wichtiges, bereits in Verwendung befindliches Biomaterial, untersucht. Als Kontrollgruppen wurden Knochenplättchen und Glasoberflächen verwendet. Osteoblasten und Osteoklasten wurden kultiviert, fixiert und mit Fluoreszenzfarbstoffen wie Alexa Fluor Phalloidin, DAPI und fluoreszenz-markierten Antikörpern wie Anti-maus Paxillin/FAK/Integrin-α2/Integrin-β1 markiert. Die ß-TCP Probekörper wurden gepresst und bei unterschiedlichen Temperaturen gesintert, um unterschiedliche Oberflächenbedingungen für die Zellen zu schaffen. Die Ergebnisse zeigten, dass nicht alle Zellen gleich gut auf den ihnen angebotenen Oberflächenprofilen des β-TCP wuchsen. Mikro-, und Makroporosität spielen eine entscheidende Rolle beim Wachstum von Zellen. So konnte gezeigt werden, dass sowohl Osteoblasten als auch Osteoklasten an porösen ß-TCP Oberflächen stärker proliferierten und adhärierten als auf glatten Arealen. ß-TCP discs, welche bei Temperaturen zwischen 1100°C und 1150°C gesintert wurden, weisen, auch nach Erzielung des Oberflächenprofils mittels AFM, deutlich größere Ähnlichkeit mit dem Knochengerüst auf als jene bei höher gesinterten Temperaturen über 1200°C. Dies belegen nicht nur die dichten Zellansammlungen an den ß-TCP discs im makroporösen Bereich, sondern auch die durch das AFM eruierten Porendurchmesser von >50μm, welche nahe an jene Poren im Knochen heranreichen. Weiters bilden Osteoblasten und Osteoklasten Fokalkontakte, über welche sie in weiterer Folge mit der entsprechenden Oberfläche reagieren, eher an rauen porösen Oberflächen aus als an glatten. Diese Ergebnisse sind wesentlich für die Herstellung von Biomaterialien.

Abstract

(Englisch)

Osteoblasts and osteoclasts play an important role during bone metabolism, not only during bone remodeling, but also during bone repair and fracture healing. Bone structures are constantly remodelled during life. Hormonal, genetic factors, diseases, fractures, drugs, effect bone composition. Last reports show, that around 6.3 million fractures occur every year in the USA and and the number of fractures is still increasing. Patients suffer under long periods of regeneration and hospital stay. Therefore, the field of tissue engineering and biomaterials has become an important role in biomedical sciences. Bone substitutes exist in different materials and types and show many advantages and disadvantages. In this thesis I tried to investigate the coherence between cell migration and cell proliferation in relation to different surface topographies of ß-TCP, which is a highly investigated and biocompatible bone substitute. After cultivating mouse osteoblasts and rabbit osteoclasts for a short period of time, we started with the immunfluorescence staining. Therefore we used Alexa Fluor Phalloidin, DAPI, monoclonal antibodies against paxillin, Fak and integrin α₂ and integrin β₁. ß-TCP discs were sintered at different temperatures in order to get different microporous and macroporous areas. The formation of the cytosceleton, cell nuclei and adhesions porteins were noted and assmbled Discs with macroporous structures, which were sintered at temperatures around 1100°C and 1150°C, had stronger cell proliferation and migration rates than those, which where sintered at higher temperatures. Also the formation of adhesion proteins was shown to be different on macro- and microporous discs. Throughout the macroporous discs an increase of adhesions proteins took place, while on microporous discs cells were not able to produce high numbers of adhesions proteins. Therefore it can be concluded that the pore size has a big influence on cell growth and cell motility. The formation of the cytoskeleton and the cell nuclei was similar on every ß-TCP disc. At least it can be concluded that ß-TCP is a very interesting bone substitute. It shows a high biocompatibility. Our dates suggest that porosity of ß-TCP triggers biocompatibility and is subsequently important during bone healing.

Autor*innen

Marlene Illetschko

Haupttitel (Deutsch)

Motilität und Adhäsion von Osteoblasten und Osteoklasten an ß-TCP

Publikationsjahr

2014

Umfangsangabe

88 S. : Ill., graf. Darst.

Sprache

Deutsch

Beurteiler*in

Oskar Hoffmann

Klassifikation

44 Medizin > 44.38 Pharmakologie

AC Nummer

AC11723343

Utheses ID

29012

Studienkennzahl

UA | 449 | | |

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