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Biologische Verträglichkeit von Implantatmaterialien für Netzhautzellen in vitro

Ulrich, Bianca


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Universität Justus-Liebig-Universität Gießen
Institut: Forschungsstelle für Experimentelle Ophthalmologie der Augenklinik der Eberhard-Karls-Universität Tübingen, eingereicht über das Institut für Veterinär-Physiologie
Fachgebiet: Veterinärmedizin
DDC-Sachgruppe: Landwirtschaft
Dokumentart: Dissertation
Sprache: Deutsch
Tag der mündlichen Prüfung: 01.02.2000
Erstellungsjahr: 2000
Publikationsdatum: 27.04.2000
Kurzfassung auf Deutsch: Patienten mit einer progressiven Degeneration der Photorezeptorzellen der Netzhaut leiden an fortschreitender Erblindung. Mit der Implantation einer
'Sehprothese' in den subretinalen Spalt soll diesen Patienten zu einem brauchbaren Sehvermögen verholfen werden. Im Rahmen des Verbundprojektes
'Subretinale Netzhautimplantate' werden Mikrophotodioden entwickelt und hergestellt, die Licht in einen elektrischen Impuls umwandeln und über Elektroden
an Nervenzellen weiterleiten können. Diese Impulsübermittlung ist abhängig von der unmittelbaren Anbindung der Nervenzellen an die Elektroden.


Ziel der vorgelegten Arbeit war 1.) die Evaluierung der Zelladhäsion und des Zellüberlebens von Säugetier-Netzhautzellen auf den Mikrophotodioden-Arrays
und deren Einzelmaterialien in vitro, 2.) die Zellspezifizierung der adhärierenden Nervenzellen und 3.) die Prüfung des Einflusses des Mitosehemmers
Arabinosylcytosin-Hydrochlorid auf die Gliazellproliferation. Dazu wurden dissoziierte Netzhäute neugeborener Ratten verwendet, als Monolayer-Kulturen
angelegt und bis zu 4 Wochen erhalten. Durch Anfärbung mit Fluoreszenzfarbstoffen und immuncytochemischen Methoden wurden die Zellen spezifiziert und
die Zellzahl jede Woche ermittelt.


Im Vergleich zur Zelladhäsion auf dem Kontrollsubstrat (Deckgläsern) wurde auf den Mikrophotodioden-Arrays mit Iridium-Elektroden sowie auf den
Einzelwerkstoffen Iridium, Siliziumdioxid und Siliziumnitrid keine signifikante Reduktion der Zelladhäsion festgestellt.


Dagegen ist die Zelladhäsion auf Mikrophotodioden-Arrays mit Titannitrid-Elektroden und den Einzelwerkstoffen Titannitrid und Polyimid von Beginn an
reduziert und die Zahl der überlebenden Zellen nimmt über einen Zeitraum von 4 Wochen signifikant ab.


Amakrinzellen zeigten nach einem Tag in vitro ein unterschiedliches Adhäsionsverhalten auf den verschiedenen Substraten. Dabei bevorzugten diese Zelltypen
in absteigender Reihenfolge Iridium, Deckgläschen (Kontrollsubstrat) und Titannitrid.


Eine konzentrationsabhängige Reduktion der Gliazellproliferation durch Einmischung des Mitosehemmers Arabinosylcytosin-Hydrochlorid (ARAC) in die
Poly-L-Lysin-Beschichtung war möglich.
Kurzfassung auf Englisch: Patients with a degeneration of retinal photoreceptor cells suffer from progressive blindness. The implantation of a 'visual prosthesis' in the subretinal space
should restore a useful vision for these patients. In the project 'Subretinale Netzhautimplantate' microphotodiode arrays are developed and produced, which
transform light into an electrical stimulus and lead it to the nerve cells using electrodes. The nerve cell stimulation depends on the direct adherence of the nerve
cells to the electrodes.


The aim of the present study was 1.) to evaluate cell adhesion and survival of mammalian retinal cells on microphotodiode arrays and their pure materials in
vitro, 2.) to specify the adherent neurons and 3.) to test the influence of arabinosylcytosine-hydrochloride on the proliferation of glial cells. Using dissociated
retinas of new-born rats monolayer cell cultures were made and kept for 4 weeks. The cells were specified by staining with fluorescent dyes and
immunocytochemistry and cellnumbers were counted every week.


In comparison to cell adhesion and survival on glass coverslips (control), no significant reduction of cell adhesion were found on the microphotodiode arrays
with iridium electrodes and on the pure materials iridium, siliciumdioxide and siliciumnitride.


The cell adhesion, however, was significantly reduced on the microphotodiode arrays with titannitride electrodes and the pure materials titannitride and
polyimide the number of surviving cells was significantly decreased during four weeks in vitro.


Amacrine cells differed in behaviour of adhesion on different substrates after one day in vitro. These celltypes preferred in decreased ranks iridium, glass
coverslip (control) and titannitride.


By addition arabinosylcytosine-hydrochloride into the poly-L-lysine-coating, a concentration-dependent reduction of glial proliferation was achieved.