@phdthesis{Walschus2014,
  author    = {Uwe Walschus},
  title     = {Differenzierte Untersuchung der lokalen und systemischen Entz{\"u}ndungsreaktionen nach Implantation von Niedertemperatur- Plasmapolymer-modifizierten Titanpl{\"a}ttchen im Tiermodell Ratte},
  journal    = {Differentiated examination of the local and systemic inflammatory reactions following implantation of low-temperature plasma-polymer modified titanium plates in the animal model rat},
  url       = {https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:gbv:9-001941-9},
  year      = {2014},
  abstract  = {Ziel der Arbeit war die Untersuchung der lokalen und systemischen Entz{\"u}ndungsreaktionen nach intramuskul{\"a}rer Implantation von Niedertemperatur-Plasmapolymer-modifizierten Titanpl{\"a}ttchen (Ti) im Tiermodell Ratte. Ausgangspunkt daf{\"u}r waren vorherige Zellkultur-Untersuchungen zu Ti-Proben mit einer positiv geladenen Schicht aus plasma-polymerisiertem Allylamin (PPAAm) beziehungsweise einer negativ geladenen Schicht aus plasma-polymerisierter Acryls{\"a}ure (PPAAc). Diese In-vitro-Studien ergaben f{\"u}r eine Beschichtung mit PPAAm positive Effekte auf das Wachstum von Osteoblasten sowie f{\"u}r eine Beschichtung mit PPAAc auf die osteogene Differenzierung humaner mesenchymaler Stammzellen. F{\"u}r die darauf aufbauenden in dieser Arbeit durchgef{\"u}hrten In-vivo-Untersuchungen war es zun{\"a}chst notwendig, eine Methode zur quantitativen histologischen Untersuchung der lokalen Gewebsreaktionen nach Implantation von Ti-Proben zu etablieren. Deren Evaluierung zeigte eine gute Reproduzierbarkeit der Ergebnisse und damit die Eignung des Bildanalyse-Verfahrens f{\"u}r die weiteren Untersuchungen. Anschlie{\"s}end erfolgten unter Anwendung dieser Methode morphometrische immunhistochemische Untersuchungen der lokalen Entz{\"u}ndungsantwort nach intramuskul{\"a}rer Implantation von PPAAc- und PPAAm-beschichteten Ti-Pl{\"a}ttchen. Hierzu wurden in einer ersten Studie f{\"u}r beide Beschichtungen die Gesamt-Monozyten und -Makrophagen sowie die MHC-Klasse-II-positiven antigen-pr{\"a}sentierenden Zellen im Periimplantatgewebe nach 56 Tagen Implantationsdauer im Vergleich zu unbeschichteten Kontrollproben untersucht. Dabei ergab sich f{\"u}r die PPAAc-beschichteten Ti-Pl{\"a}ttchen im Vergleich zu PPAAm-beschichteten Implantaten und Kontrollen eine verst{\"a}rkte chronische Entz{\"u}ndungsreaktion. Aufgrund dieser Ergebnisse wurden in einer anschlie{\"s}enden zweiten Studie f{\"u}r drei verschiedene PPAAm-Beschichtungen, die sich hinsichtlich der Plasmaprozessparameter im Duty cycle unterschieden, die Gewebsreaktionen im Kurz- und Langzeitverlauf analysiert. Daf{\"u}r erfolgte eine Untersuchung der Gesamt-Monozyten und -Makrophagen, der gewebsst{\"a}ndigen Makrophagen, der T Lymphozyten und der MHC-Klasse-II-positiven antigen-pr{\"a}sentierenden Zellen 7, 14 und 56 Tage nach Implantation f{\"u}r diese drei PPAAm-Varianten im Vergleich zu Kontrollen. Im Ergebnis waren die lokalen Gewebsreaktionen f{\"u}r die zwei PPAAm-Varianten mit dem h{\"o}heren Duty cycle im Langzeitverlauf schw{\"a}cher ausgepr{\"a}gt als f{\"u}r die PPAAm-Schicht mit dem geringen Duty cycle und die Kontrollen. Dieses Ergebnis stand im Einklang mit entsprechenden Unterschieden in den physikochemischen Schichteigenschaften wie zum Beispiel der Schichtdicke, der Aminogruppendichte und der Proteinadsorption. Dar{\"u}ber hinaus wurden das Serumprofil und die Korrelationen der pro-inflammatorischen Zytokine IL-2 und IFNγ sowie der anti-inflammatorischen Zytokine IL-4 und IL-10 vor sowie w{\"o}chentlich f{\"u}r 56 Tage nach Implantation von PPAAc-und PPAAm-beschichteten Implantaten sowie Kontrollen analysiert. Diese Untersuchungen ergaben f{\"u}r die PPAAc-Gruppe in der Sp{\"a}tphase einen gegens{\"a}tzlichen Verlauf von IL-4 und IL-10 sowie abweichende Korrelationen des IL-10 mit den anderen untersuchten Zytokinen, w{\"a}hrend in der PPAAm-Gruppe die systemischen Reaktionen und die Korrelationen zwischen den untersuchten Zytokinen mit den Befunden in der Kontrollgruppe vergleichbar waren. Die Gesamtbetrachtung der in dieser Arbeit erhobenen In-vivo-Ergebnisse mit den vorherigen In-Vitro-Befunden zeigt, dass eine positiv geladene PPAAm-Beschichtung einen vielversprechenden Ansatz zur Erzeugung von zelladh{\"a}siven Implantatoberfl{\"a}chen mit dem Ziel einer Verbesserung des Einwachsens von Ti-Implantaten darstellt. Dar{\"u}ber hinaus konnte f{\"u}r die PPAAm-Beschichtung gezeigt werden, dass Variationen in den Plasmaprozessparametern zu Unterschieden in den physikochemischen Eigenschaften und den daraus resultierenden In-vivo-Gewebsreaktionen f{\"u}hren. Die Ergebnisse der Arbeit wurden in vier wissenschaftlichen Fachzeitschriften ver{\"o}ffentlicht (Walschus et al. 2011 J Microsc 242:94–99; Schr{\"o}der et al. 2010 J Adh Sci Technol 24:1191–1205; Hoene et al. 2010 Acta Biomater 6:676–683; Walschus et al. 2012 J Mater Sci Mater Med 23:1299–1307).},
  language  = {de}
}