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Verbesserung der Hämokompatibilität kardiovaskulärer Implantate durch Beschichtung mit Lubricin (2021)

Art

Hochschulschrift

Autor

Sehr, Silvia Bettina (WE 1)

Quelle

Berlin: Mensch und Buch Verlag, 2021 — VIII, 98 Seiten

ISBN: 978-3-96729-046-2

Verweise

URL (Volltext): https://refubium.fu-berlin.de/handle/fub188/27664

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Institut für Veterinär-Anatomie

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Abstract / Zusammenfassung

Laut Weltgesundheitsorganisation sind kardiovaskuläre Erkrankungen die häufigste Todesursache weltweit. Häufig werden im Zuge der Therapie kardiovaskuläre Implantate wie Stents oder künstlichen Herzklappen eingesetzt. Trotz erheblicher Weiterentwicklung der verwendeten Materialien, stellen implantatassoziierte Komplikationen immer noch ein großes Problem dar. Ziel der vorliegenden Arbeit war es, die Eignung des körpereigenen antiadhäsiven Glykoproteins Lubricin als Beschichtung blutkontaktierender Implantate zu testen, um deren Hämokompatibilität zu verbessern und Implantat bedingte Infektionen zu reduzieren. Hierfür wurden aufgrund ihrer chirurgischen Anwendungshäufigkeit Oberflächen aus den Materialien Titan bzw. Nitinol kovalent und adsorptiv mit dem Protein beschichtet und anschließend mit Thrombozyten oder humanem Vollblut in Kontakt gebracht, wobei eine Quarzkristallmikrowaage sowie extrakorporale Zirkulationsmodelle zum Einsatz kamen. Darüber hinaus wurde die Möglichkeit der Inkorporation des Proteins in die Nanofasern elektrogesponnener Vliese untersucht. Zur Evaluierung der Endothelialisierbarkeit beschichteter Materialien kamen menschliche embryonale Nierenzellen (HEK-Zellen) sowie Endothelzellen der humanen Nabelschnur (HUVECs) zum Einsatz. Kontaktwinkelmessungen sollten die Lagerstabilität der beschichteten Materialien untersuchen sowie erste Erkenntnisse zur Sterilisierbarkeit mittels UV-Licht liefern. Mittels Quarzkristallmikrowaage und Agardiffusionstest wurde die Wirkung des Proteins auf Bakterien untersucht. Im Zuge der durchgeführten Versuche konnten die antiadhäsiven Eigenschaften des Proteins bestätigt werden. Messungen mit der Quarzkristallmikrowaage zeigten nicht nur eine deutlich verringerte Zahl adhärenter Blutbestandteile auf der Oberfläche beschichteter Titanquarze, sondern auch die selbstständige Adsorption des Proteins an diese. Dabei erschien die Bindung des Proteins auch bei hohen Fließgeschwindigkeiten stabil. Versuche mit humanem Vollblut zeigten darüber hinaus eine verbesserte Hämokompatibilität der verwendeten Materialien nach Beschichtung mit Lubricin, auch wenn mitunter keine statistischen Signifikanzen ermittelt werden konnten. Diese positiven Effekte konnten für adsorptiv als auch für kovalent beschichtete Nitinolstents gezeigt werden. Während im Agardiffusionstest mit Staphylococcus aureus keine bakteriziden Eigenschaften des Proteins nachgewiesen werden konnten, zeigten Messungen mit der Quarzkristallmikrowaage jedoch antiadhäsive Eigenschaften gegen dieses Bakterium. Darüber hinaus konnten während 24-stündiger Inkubation keine negativen Effekte der Beschichtung auf die Viabilität von Endothelzellen detektiert werden. Kontaktwinkelmessungen bestätigten die Sterilisierbarkeit des gebundenen Proteins mittels UV-Licht sowie eine Lagerungsfähigkeit der beschichteten Proben bei 4 °C über mindestens vier Wochen. Der Nachweis des oberflächengebundenen Proteins erwies sich als sehr problematisch. Mittels RAMAN-Spektroskopie konnten größere Mengen des Lubricins auf der Oberfläche nachgewiesen werden, bei geringeren Mengen konnte diese Methode jedoch nicht zuverlässig eingesetzt werden. Entsprechend der Ergebnisse der vorliegenden Arbeit erscheint die Beschichtung mit Lubricin als vielversprechende Methode zur Erhöhung der Anwendungssicherheit kardiovaskulärer Implantate, die eine weitere Forschung auf diesem Gebiet lohnenswert macht. Diese sollte neben der weitergehenden Analyse möglicher Sterilisationsverfahren auch die Nachweismethode mittels RAMAN-Spektroskopie weiterentwickeln, um neue Ansätze zum sicheren qualitativen und quantitativen Nachweis des gebundenen Lubricins zu ermöglichen. Außerdem sollten die Hämokompatibilitätsanalysen mit stärker aktivierenden Oberflächen und einer höheren Spenderanzahl wiederholt werden, um eindeutig statistisch signifikante Ergebnisse zu erzielen. Nach Abschluss der in-vitro Versuche ist eine weitere Analyse der Beschichtung im Tiermodell unumgänglich. Nur hier können mögliche Behandlungsansätze während der komplexen Entzündungsvorgänge im atherosklerotischen Geschehen vollumfänglich beurteilt werden.