Visualisierung vitaler osteoblastärer Zellen auf unterschiedlich behandelten Titanoberflächen mittels konfokaler Laser Raster Mikroskopie – eine Pilotstudie

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ZZI 02/2006, 145-153

Visualisierung vitaler osteoblastärer Zellen auf unterschiedlich behandelten Titanoberflächen mittels konfokaler Laser Raster Mikroskopie – eine Pilotstudie

Klein M.O, Tapety F, Sandhöfer F, Götz H, Schäfer B, Wagner W, Duschner H, Al-Nawas B

Zusammenfassung:
Der Stellenwert kontinuierlicher Beobachtung vitaler Osteoblasten auf Implantatoberflächen liegt in der Erfassung früher Zell-Biomaterial-Interaktionen. Ziel dieser Pilotstudie war die Evaluierung von zwei Vitalfarbstoffen zur Visualisierung humaner osteoblastärer Zellen auf unterschiedlich behandelten Titanscheiben mit Hilfe konfokaler Laser Raster Mikroskopie (CLSM: confocal laser scanning microscopy) über einen Zeitraum von acht Tagen.

Verwendet wurden gedrehte, geleppte und hochglanzpolierte Titanscheiben, die zuvor profilometrisch untersucht wurden. Für eine humane osteoblastäre Linie wurden die Färbungen DiOC6(3) (Mitochondrien, endoplasmatisches Retikulum) und Syto61 (Kernregion) etabliert. Nach 24 Stunden bzw. nach acht Tagen erfolgte die Sichtbarmachung durch CLSM mit synchroner Darstellung der beiden Farbstoffe und des Untergrundes.

Die untersuchten Vitalfarbstoffe zeichneten sich, auch bei wiederholten Laserdurchläufen, durch eine hohe Farbkonstanz und Zellkompatibilität aus und erlaubten eine plastische Visualisierung der Osteoblastenmorphologie. Hierbei wurden auf der gedrehten und der hochglanzpolierten Oberfläche flache und lang gestreckte Osteoblasten beobachtet, während die geleppte Oberfläche in einem rundlichen Phänotyp resultierte. Unterschiedliche Zellmorphologien auf verschiedenen Oberflächenstrukturen ließen sich somit eindeutig identifizieren.

Mit dieser Pilotstudie konnte eine Methodik etabliert werden, die prospektiv eine kontinuierliche Darstellung der frühen Zellreaktionen auf lichtundurchlässigen Materialien ermöglicht und aufbereitungsbedingte Artefakte minimiert.

Visualization of vital osteogenic cells on differently treated titanium surfaces using Confocal Laser Scanning Microscopy – a pilot study

Summary:
Continuous observation of vital osteoblasts on implant surfaces is significant in determining early cell-biomaterial interactions. The aim of this pilot study was to evaluate two vital dyes for visualizing human osteogenic cells on differently treated titanium discs over a period of eight days using Confocal Laser Scanning Microscopy (CLSM).

The titanium discs used were machined, lapped or polished and had been subjected to profilometric analysis. Standard dyes DiOC6(3) (mitochondria and endoplasmic reticulum) and Syto61 (nuclear region) were established for one human osteogenic cell line. Cells were visualized using CLSM after 24 hours and eight days respectively with synchronous visualization of the dyes and the disc surfaces.

Even after repeated laser scanning, the vital dyes tested exhibited excellent color stability and cell compatibility and provided visualization of the osteoblast morphology. Flat, elongated osteoblasts were observed on machined and polished surfaces, while a more spherical phenotype was observed on the lapped surface. Differences in cell morphology were clearly attributable to the different surface structures.

This pilot study established a methodology that will allow continuous visualization of early cell response on solid materials and minimize preparation artifacts.


(Stand: 01.02.2006)

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