Uta Allenstein

Interfacing Living Cells and Fe-Pd Ferromagnetic Shape Memory Alloys: Experiments and Modeling on Different Functionalization Strategies

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Kurzfassung in Deutsch

Die Anwendung von körperfremden Materialien zur Behandlung verschiedenster Krankheitsbilder,
wie zum Beispiel als Zahnersatz oder Knochenstabilisierung, ist seit Jahrtausenden fester Bestandteil
in der Medizin. Während damals hauptsächlich stabile Materialien genutzt wurden, die
möglichst wenig mit dem menschlichen Körper interagieren, wird heutzutage ein anderer Ansatz
verfolgt. Intelligente Materialien können nicht nur passiv die Heilung unterstützen, sondern aktiv
zu ihr beitragen. Ein berühmtes Beispiel hierfür ist das Formgedächtnismaterial Nitinol, das in
Stents zur Behandlung verengter Arterien eingesetzt wird.

Diese Arbeit beschäftigt sich mit Eisen-Palladium, einem neuen Formgedächtnismaterial, bei dem
der Effekt nicht wie bei Nitinol über eine Temperaturänderung sondern durch ein äußeres Magnetfeld
induziert wird. Da man somit körpertemperaturbedingte Restriktionen in biomedizinischen
Anwendungen umgehen kann, birgt Eisen-Palladium ein hohes Potential für Drug-Delivery
Systeme oder mikromechanische Pumpen. Da eine optimale Verträglichkeit des Materials mit
seiner biologischen Umgebung absolut unabdingbar ist, untersucht diese Arbeit verschiedene
Möglichkeiten, die Oberfläche zu modifizieren und somit die Adhäsion biologischer Zellen zu
unterstützen.

Zu diesem Zweck wurden das Peptid RGD als spezifische Zelladhäsionssequenz, ein Plasmapolymer
auf L-Lysin Basis als unspezifische Beschichtung und die Nanostrukturierung der Eisen-Palladium
Oberfläche durch Glanzwinkeldeposition untersucht. Die verwendeten Methoden beinhalten
Immunofluoreszenztests zur Quantifizierung der fokalen Kontakte zwischen Zellen und Material,
theoretische Dichtefunktionaltheorie Rechnungen, sowie Kontraktilitätsmessungen mittels eines
selbst entwickelten Biegebalkenaufbaus.

Somit gelingt es in dieser Arbeit, die gegenseitigen Beziehungen des Materials mit der jeweiligen
Oberflächenmodifikation mit den lebenden Zellen aus verschiedenen Blickwinkeln zu analysieren.
Durch eine Kombination aus experimentellen und theoretischen Methoden werden die Stärken
und Schwächen der einzelnen Funktionalisierungsmethoden beleuchtet und die Bildung fokaler
Kontakte für eine verbesserte Zelladhäsion wird maßgeblich verbessert.

weitere Metadaten

Schlagwörter
(Deutsch)
Biokompatibilität, Eisen-Palladium, Zellkontraktilität
Schlagwörter
(Englisch)
Biocompatibility, Iron-Palladium, cell contractility
DDC Klassifikation530
Institution(en) 
HochschuleUniversität Leipzig
FakultätFakultät für Physik und Geowissenschaften
ProfessurWechselwirkung von Oberflächen mit biologischen Zellen und Geweben
BetreuerProf. Dr. Stefan G. Mayr
GutachterProf. Dr. Stefan G. Mayr
PhD Andrés J. García
DokumententypDissertation
SpracheEnglisch
Tag d. Einreichung (bei der Fakultät)02.10.2015
Tag d. Verteidigung / Kolloquiums / Prüfung18.01.2016
Veröffentlichungsdatum (online)04.03.2016
persistente URNurn:nbn:de:bsz:15-qucosa-198953

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