Laserlicht macht Zellen Beine

Materialwissenschaftler der Universität Jena können biologische Zellen auf einer laserbehandelten Teflonoberfläche wachsen lassen.

Jena – Wie können wir erreichen, dass Implantate schneller und mit weniger Komplikationen einheilen? Mit dieser Frage beschäftigt sich der Materialforscher Jörg Reichert vom Institut für Materialwissenschaft und Werkstofftechnologie (IMT) der Friedrich-Schiller-Universität Jena. Bei seinen Forschungen an Implantatoberflächen ist ihm jetzt ein sensationeller Durchbruch gelungen: Mithilfe von Laserlicht konnte er eine Teflonoberfläche so bearbeiten, dass Zellen auf ihr wachsen konnten.

Ausgangspunkt für die Untersuchungen war das Biomaterial Polytetrafluorethylen, besser bekannt unter dem Namen Teflon. „Auf Teflon haftet normalerweise nichts“, sagt Jörg Reichert. Nicht umsonst werde das Material beispielsweise als Antihaftbeschichtungen von Pfannen verwendet. „Dieser Effekt führt aber bei Teflonimplantaten, wie sie z. B. in künstlichen Blutgefäßen oder mechanischen Herzklappen verwendet werden, zu Problemen, wenn diese im Körper anwachsen sollen.“

Den „abweisenden“ Effekt von Teflon konnte Reichert zusammen mit Forschern des Jenaer Instituts für Photonische Technologien (IPHT) um Hartmut Bartelt überwinden, wie die Zeitschrift „Advanced Engineering Materials“ in ihrer Dezemberausgabe berichtet. Die Jenaer Materialwissenschaftler und Laser-Experten strukturierten die Oberfläche von Teflonimplantaten mit Laserlicht. Durch das Laserlicht wurde die glatte Teflonoberfläche wie mit einer nur einen Mikrometer großen Feile abgetragen, aufgeraut und geordnet.

Abb.: Auf der laserbehandelten Teflonoberfläche strecken die Bindegewebszellen ihre "Füßchen" aus und finden Halt zum Wachsen. (Foto: IMT)

Anschließend brachten die Forscher Bindegewebszellen (Fibroblasten) auf das unbehandelte Teflon und das mit Laserlicht behandelte Teflon auf und regten sie zum Wachsen an. Der überraschende Effekt: „Auf den mit Laserlicht strukturierten Teflonoberflächen bildeten die Körperzellen Füßchen aus, mit denen sie sich an der laserbehandelten Oberfläche festkrallten“, sagt Jörg Reichert. Auf den unbehandelten Teflonimplantaten konnten die Zellen sich dagegen nicht halten.

Wie der Jenaer Materialforscher durch weitergehende Analysen zeigen konnte, führt die Mikrostrukturierung der Oberfläche durch den Laser zu keiner chemischen Veränderung des Teflons. „Das einzige, was verändert wird, ist die physikalische Struktur der Oberfläche, sodass solche Implantate ungiftig im Körper sind“, sagt Jürg Reichert. Das Oberflächenstrukturierungsverfahren eigne sich deshalb grundsätzlich für alle gängigen kommerziellen Implantate. Jetzt suchen die Jenaer Forscher einen Industriepartner, um ihre Entdeckung in ein Produkt umzusetzen.

Quelle: Friedrich-Schiller-Universität Jena

Weitere Infos:

• Originalveröffentlichung:
  J. Reichert, S. Brückner, H. Bartelt, K. D. Jandt, Tuning Cell Adhesion on PTFE Surfaces by Laser Induced Microstructures, Adv. Eng. Mater. 9, 1104 (2007).
  http://dx.doi.org/10.1002/adem.200700218
• Institut für Materialwissenschaft und Werkstofftechnologie der Friedrich-Schiller-Universität Jena:
  http://www.uni-jena.de/matwi/
• Institut für Photonische Technologien (IPHT) Jena:
  http://www.ipht-jena.de