TY  - THES
A1  - Meier, Nadine Karola
T1  - Das knöcherne Einwachsen von TiAgN – beschichteten Titanimplantaten im Kaninchenknochen. Eine histologische Analyse.
T1  - The bony ingrowth of TiAgN - coated titanium implants in rabbit bone. A histological analysis.
N2  - Infektionen von Endoprothesen sind auch heute noch, obgleich aufgrund aktueller Hygienestandards seltener, eine schwerwiegende Komplikation. Die Folgen können risikoreiche Revisionsoperationen bis hin zum kompletten Prothesenverlust sein. Um die Gefahr bakterieller Protheseninfektionen zu minimieren, rückten unter anderem Oberflächenbeschichtungen mit antimikrobieller Wirkung in den Fokus der Forscher. Eine Kombination aus dem antimikrobiell wirksamen Metall Silber und dem die Härte verbessernden Stickstoff – als TiAgN – Beschichtung – zeigte bereits gute in vitro Ergebnisse (Moseke et al. 2011).
Auf Grundlage dieser positiven in vitro Studie wurde die TiAgN – Beschichtung in der hier vorliegenden Arbeit in vivo im Tiermodell untersucht. Ziel der Studie war es das Einwachsen TiAgN – beschichteter Titanimplantate im Kaninchenknochen mit unbeschichteten Titanimplantaten zu vergleichen. Hierzu wurden bei insgesamt drei Kaninchen jeweils zwei TiAgN – beschichtete Proben und eine unbeschichtete Kontrolle in beide Femora implantiert. Der Einheilzeitraum betrug drei Monate.
Nach der Entnahme der Femora wurde zunächst durch Röntgenaufnahmen die genaue Lage der Implantate festgesellt. Nach der Anfertigung von Dünnschliffen nach Donath und der Trichrom – Färbung nach Masson – Goldner wurden für die histologische Auswertung lichtmikroskopische Bilder in 40 – facher Vergrößerung angefertigt. Um den gesamten Umfang der Implantatanschnitte vermessen zu können, wurden die aufgenommen Einzelbilder zu den ursprünglichen Gesamtbildern zusammengesetzt. Die Vermessung der Implantatumfänge erfolgte hinsichtlich der Untersuchungsparameter Knochen – Implantat – Kontakt (KIK), nicht mineralisierter Knochen (Osteoid), Bindegewebe und Spalten – Implantatoberflächenbereiche an denen kein Gewebe angewachsen ist. Für die drei beobachteten Kaninchen ergab sich für die TiAgN – beschichteten Probeimplantate ein KIK von 94,87 %, ein Osteoidanteil am KIK von 45,15 % und ein Spaltanteil von 2,82 % verglichen mit den unbeschichteten Kontrollen von 97,31 % für den KIK, 60,12 % für den Osteoid – sowie 2,69 % für den Spaltanteil. Somit zeigt sich für TiAgN – beschichtete Titanimplantate kein signifikant schlechteres Einwachsen im Vergleich zu unbeschichteten Titanimplantaten.
Ausgehend von der guten antimikrobiellen Wirksamkeit und Zytokompatibilität in vitro (Moseke et al. 2011) sowie der guten Osseointegration in vivo präsentiert sich diese Beschichtung sehr vielversprechend. Dennoch sind weitere Untersuchungen erforderlich, wie beispielsweise die Überprüfung der Haftfestigkeit zwischen Beschichtung und Implantat sowie die antimikrobielle Wirksamkeit in vivo. Ergeben sich für diese Beschichtung weiterhin gute Ergebnisse, kann eine Studie am Menschen in Erwägung gezogen werden.
N2  - Even today, infections of endoprostheses are still a serious complication, although less frequent due to current hygiene standards. The consequences can be risky revision operations or even the complete loss of the prosthesis. In order to minimise the risk of bacterial prosthesis infections, researchers have focused on surface coatings with antimicrobial effects. A combination of the antimicrobially effective metal silver and nitrogen, which improves hardness - as TiAgN coating - has already shown good in vitro results (Moseke et al. 2011).
On the basis of this positive in vitro study, the TiAgN coating in this paper was investigated in vivo in an animal model. The aim of the study was to compare the ingrowth of TiAgN coated titanium implants in rabbit bone with uncoated titanium implants. Two TiAgN-coated samples and one uncoated control were implanted in both femora of three rabbits. The healing period was three months.
After removal of the femora, the exact position of the implants was determined by x-rays. After the preparation of thin sections according to Donath and the trichrome staining according to Masson-Goldner, light microscopic images were taken at 40x magnification for histological evaluation. In order to be able to measure the entire circumference of the implant incisions, the individual images taken were combined to form the original overall images. The measurement of the implant circumferences was carried out with regard to the examination parameters bone-implant contact (BIC), non-mineralized bone (osteoid), connective tissue and clefts - implant surface areas on which no tissue has grown.For the three observed rabbits, the TiAgN-coated sample implants showed a KIK of 94.87 %, an osteoid content of 45.15 % at the KIK and a gap content of 2.82 % compared to the uncoated controls of 97.31 % for the KIK, 60.12 % for the osteoid and 2.69 % for the gap content. Thus, TiAgN - coated titanium implants do not show significantly worse ingrowth compared to uncoated titanium implants.
Based on the good antimicrobial efficacy and cytocompatibility in vitro (Moseke et al. 2011) as well as the good osseointegration in vivo, this coating is very promising.  Nevertheless, further investigations are necessary, such as testing the adhesion between coating and implant as well as the antimicrobial efficacy in vivo. If the results for this coating continue to be good, a study in humans may be considered.
KW  - Beschichtung
KW  - Silber
Y1  - 2020
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-207413
ER  - 
TY  - THES
A1  - Seidenspinner, Amelie Maria
T1  - Entwicklung einer biofunktionalen Beschichtung für mit Silber dotierte Titandioxid-Nanopartikel
T1  - Development of a biofunctional coating for silver doped titanium dioxide nanoparticles as potential anticancer agents
N2  - Ziel dieser Arbeit war es, eine erfolgreiche Beschichtung der verschiedenen TiO2 Nanopartikel mit aufsteigendem Silberanteil herzustellen, um eine ausgeprägte Stabilisierung und Biokompatibilität der Partikel zu erreichen. Anschließend wurde ihre Wirkung gegenüber gesunden Zellen und Tumorzellen anhand von Zellversuchen untersucht. 
Zunächst mussten die TiO2 Aggregate nach ihrer Redispergierung in Wasser, Toluol oder Tris Base gespalten werden, damit anschließend eine kontrollierte Beschichtung einzelner Nanopartikel durchgeführt werden konnte. Der Einfluss von Ultraschall in Form einer zweiminütigen Ultraschalltipbehandlung lieferte hierbei die niedrigsten Partikelgrößen in der DLS-Messung. 
Die Beschichtungen wurden mit APTES, Dopamin und PEG-SH unter Einfluss von unterschiedlichen Ultraschalltipzeiten, Konzentrationen, Temperaturen, pH-Werten, Salzen sowie verschiedenen Magnetrührtechniken und Waschprozessen entwickelt. Durch die Charakterisierungsmethoden via dynamischer Lichtstreuung, Zetapotentialmessung, Infrarotspektroskopie, REM und STEM wurde jede Beschichtung analysiert und auf diese Weise ihre optimale Herstellungsmethode erarbeitet. 
Schlussendlich wurde der Einfluss unbeschichteter sowie mit APTES, PDA und PEG-SH beschichteter TiO2 Nanopartikel mit steigendem Silberanteil anhand gesunder Zellen und Tumorzellen in vitro untersucht. Die Zellen wurden für 24 h mit den Partikeln inkubiert und anschließend mittels Durchflusszytometrie charakterisiert. Generell wurde nur eine geringfügige Auswirkung der Partikel auf die Zellen beobachtet. Die in der Literatur beworbene Aussage, dass silberdotierte TiO2 in der Lage sind, entartete Zellen zu töten, während gesunde Zellen ausgespart werden, konnte nicht bestätigt werden. Dennoch besaßen einige Faktoren einen Einfluss auf die Vitalität und Zellzahl. So spielte der steigende Silberanteil bei den Zellen eine Rolle, die einen Effekt auf die TiO2 Nanopartikel zeigten. Mit steigendem Ag-Anteil sanken Zellzahl und Vitalität stärker. Auch eine ansteigende Konzentration der beschichteten Partikel wirkte sich positiv auf das Absinken der Zellzahl aus. Besonders die adhärent wachsende Tumorzelllinie Panc02 zeigte sich sensibel gegenüber den beschichteten und unbeschichteten Partikeln. Die Beschichtung, welche die größte Auswirkung auf die Zellzahl- und Vitalitätsminderung der Zellen hatte, war eindeutig die PDA-Beschichtung.
N2  - The aim of this work was to produce a successful coating of the various TiO2 nanoparticles with an increasing proportion of silver in order to achieve a pronounced stabilization and biocompatibility of the particles. Subsequently, their effects on healthy cells and tumor cells were examined using cell experiments.
First, the TiO2 aggregates had to be cleaved after they were redispersed in water, toluene or Tris base so that a controlled coating of individual nanoparticles could then be carried out. The influence of ultrasound in the form of a two-minute ultrasound tip treatment provided the lowest particle sizes in the DLS measurement.
The coatings were developed with APTES, dopamine and PEG-SH under the influence of different ultrasonic tip times, concentrations, temperatures, pH values, salts as well as various magnetic stirring techniques and washing processes. With the characterization methods via dynamic light scattering, zeta potential measurement, infrared spectroscopy, SEM and STEM, each coating was analyzed and in this way the optimal manufacturing method was developed.
Finally, the influence of uncoated and APTES, PDA and PEG-SH coated TiO2 nanoparticles with increasing silver content was examined in vitro using healthy cells and tumor cells. The cells were incubated with the particles for 24 h and then characterized by flow cytometry.
In general, only a minor effect of the particles on the cells was observed. The statement advertised in the literature that silver doped TiO2 is able to kill degenerate cells while sparing healthy cells could not be confirmed.
However, some factors had an impact on vitality and cell count. The increasing proportion of silver in the cells played a role, which had an effect on the TiO2 nanoparticles. The cell count and vitality decreased more with increasing Ag content.
An increasing concentration of the coated particles also had a positive effect on the decrease in the number of cells. In particular, the adherently growing tumor cell line Panc02 was sensitive to the coated and uncoated particles. The coating that had the greatest impact on cell count and vitality loss was clearly the PDA coating.
KW  - Titandioxid
KW  - Nanopartikel
KW  - Beschichtung
KW  - Beschichtung von Titandioxid-Nanopartikeln
KW  - Vereinzelung von Partikeln
KW  - Silberdotierung
KW  - biofunctional coating
KW  - silver doped titanium dioxide nanoparticles
Y1  - 2020
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-205100
ER  -