Open Access

Frauke Grottke

• Die initiale Integration von Implantaten ist von hoher Bedeutung für die spätere Stabilität und Standzeit von beispielsweise Endoprothesen im Körper. Mit Hinblick auf die steigende Zahl von Patienten, die ein Implantat benötigen, ist es von großer Bedeutung unterschiedliche Implantatmaterialien und Oberflächenmodifizierungen bezüglich ihrer Eigenschaften und Interaktionen mit dem Implantatlager zu untersuchen, um diese verbessern zu können. Ziel der vorgestellten Arbeit war die Entwicklung und Etablierung eines Screeningmodells zur Analyse der Auswirkung von verschiedenen Metallimplantaten auf die Mikrozirkulation in unmittelbarer Nähe des Implantats. Dazu wurde ein neues in vivo Modell an der Chorioallantoismembran des Hühnerembryos entwickelt, angewendet und etabliert. Dieses stellt eine Modifikation des seit Jahrzehnten etablierten HET-CAM (Hühnereitest an der Chorioallantoismembran) dar und ermöglicht quantitative und qualitative intravitalmikroskopische Aussagen über die Funktionelle Gefäßdichte (FGD) und die Leukozyten-Endothel-Interaktion (LEI). Zunächst wurden im Zuge der Modellanwendung Nickel- und Titan-Implantate verglichen, um die mögliche Reaktionsbreite des Modells zu untersuchen. Es folgte eine Etablierung des Modells, indem die Oberfläche der Implantate kurz vor der Applikation mit kaltem Atmosphärendruckplasma (CAP) behandelt wurde. Die intravitalmikroskopische Untersuchung erfolgte jeweils 24 h nach Applikation. Die Chorioallantoismembran der mit Nickel-Implantaten behandelten Hühnerembryonen zeigte im Vergleich zur Titan- und der internen Kontrollgruppe eine signifikante Reduktion der FGD sowie eine signifikante Erhöhung der LEI gegenüber der Kontrollgruppe. Durch Vorbehandlung der Nickel-Implantate mit CAP konnte der Negativeffekt auf das Gefäßsystem signifikant reduziert werden. Für Titanimplantate konnte mit Hinblick auf die FGD kein zusätzlicher Effekt nach der Behandlung mit CAP detektiert werden. Die vorgestellte Arbeit zeigt, dass sich das neue Modell als Screeningmodell dazu eignet, neue Implantatmaterialien und Oberflächenmodifikationen an der Schwelle zwischen in vitro Zellkultur und in vivo Tiermodellen zu untersuchen. Somit könnte es dabei helfen, Tierversuche gezielter einzusetzen. Vorteile und Einschränkungen des Modells werden diskutiert.
• The initial phase of implant integration is important for the stability and endurance of implants such as endoprosthesis. Particularly with regard to an increasing number of patients needing an implant, it is relevant to farther improve and investigate different materials and surface modifications concerning their characteristics and interaction with the surrounding (soft) tissue. The aim of this study was to develop and establish a new screening model for analyzing the impact of different metal implants on microcirculation close to the implant. Therefore a new in vivo model has been developed, implemented and established using the chorioallontoic membrane of the chicken embryo. This is a modification of the well-established HET-CAM (hen’s egg test on chorioallantoic membrane) known for decades. It allows qualitative and quantitative intravital microcopic analysis of the functional vessel density (FVD) and leucocyte-endothelium interaction (LEI). At first nickel and titanium implants were compared to examinate the possible range of reaction in the model. In a second step the model was established by treating the surface of the implants with cold atmospheric plasma (CAP) directly before the application of the implants. Intravital microscopic examinations were carried out 24 h after the application. The chorioallantoic membrane of chicken embryos treated with nickel implants showed a significant reduction of the FVD compared to the internal control and those treated with titanium implants and a significant increase of the LEI compared to the internal control. By treating the nickel implants with CAP this negative effect on the vascular system could be significantly reduced. After CAP treatment of titanium implants no positive effect on the FVD could be recognized. The study demonstrates that the new screening model is suitable to investigate new implant materials and surface modifications at the edge of in vivo and in vitro cell culture. Thus it could help to reduce and refine animal testing. Advantages and limitations of the model have been discussed.