Über den Autor
Co-Autoren
C. Precht, O. Jung, C. Cacaci, R. Heuberger, O. Hanisch, O. Heinrich, H. Hanken, R. Smeets
Oberflächenaktivierung von rauen Titan- und Zirkoniumdioxidoberflächen durch UV-Licht und Kaltplasma in vitro
Thema
Einleitung
Die Oberflächenfotofunktionalisierung mit UV-Licht oder die Oberflächenaktivierung durch Kaltplasma sind sowohl auf Titan als auch auf Zirkoniumdioxid Erfolg versprechende Methoden zur Förderung der Interaktionen von Proteinen und Zellen mit der Implantatoberfläche auf molekularer Ebene. Ziel dieser Studie war ein Vergleich der Effekte von UV-Licht und Argon-Kaltplasma auf moderat rauen Titan- und Zirkoniumdioxidoberflächen in vitro.
Methoden
- Sandgestrahlte und säuregeätzte Titanplättchen (Grad 4, Abb. 1a) oder sandgestrahlte Zirkoniumdioxidplättchen (Abb. 1b) wurden jeweils aufgeteilt in eine unbehandelte Kontrollgruppe und zwei Testgruppen, die entweder für zwölf Minuten mit UV-Licht (0,05 mW/cm2, λ = 360 nm und 2 mW/cm2, λ = 250 nm) oder für zwölf Minuten mit Ar-Kaltplasma (24 W, -0,5 mbar) bestrahlt wurden
- Bestimmung der Oberflächenstruktur über Elektronenmikroskopie (EVO MA 25, ZEISS) und der Rauigkeit (S neox; Sensofar)
- Feststellung der Benetzbarkeit über dynamische Kontaktwinkelmessung (SURFTENS universal, OEG)
- Bestimmung der Oberflächenchemie über Röntgen-Photoelektronenspektroskopie (XPS, Kratos Axis Nova, Kratos Analytical)
Ergebnisse
- Bestrahlung mit UV-Licht und Ar-Kaltplasma führte zu keiner Änderung der Oberflächenrauigkeit oder der Oberflächenstruktur
- UV-Licht und Ar-Kaltplasma erhöhten signifikant die Benetzbarkeit der Titan- und Zirkoniumdioxidoberflächen (P < 0,001, Abb. 2 und 3)
- Durch Ar-Kaltplasma signifikant höhere Benetzbarkeit als durch UV-Licht (P < 0,001, Abb. 2) im Sinne einer Superhydrophilisierung auf Titan und Zirkoniumdioxid
- Signifikante Reduktion von Kohlenstoffverbindungen durch UV-Licht und Ar-Kaltplasma auf Titan (P < 0,001, Abb. 4) und Zirkoniumdioxid (P < 0,002)
- Ar-Kaltplasma signifikant effektiver bei Reduktion von Kohlenstoffverbindungen als UV-Licht auf Titan (P = 0,03) und Zirkoniumdioxid (P = 0,04)
- Signifikante Zunahme der Oxidschicht auf Titan und Zirkoniumdioxid durch alle Verfahren (P = 0,01)
Schlussfolgerungen
Eine Oberflächenfunktionalisation durch UV-Licht oder Ar-Kaltplasma führt zu einer Superhydrophilisierung und signifikanten Reduktion von Kohlenstoffverbindungen auf Titan- und Zirkoniumdioxidoberflächen ohne signifikante Änderung der Oberflächenstruktur und Rauigkeit. Weitere Studien sind erforderlich, um zu zeigen, ob durch beide Verfahren auch eine schnellere und verbesserte Osseointegration ermöglicht wird.