Flachproben mit einem Metall

Eine Reduzierung der relativen Absorption von Licht mit einer Wellenlänge von 570 nm im Vergleich zur Einsaatkontrolle (100 %) wurde in allen Gruppen und Konzentrationen beobachtet (Abb. 32A). Dabei war bei 0,1 Gew% dieser Unterschied signifikant bei n-Hexan (p = 0,0048) und Zink (p < 0,0153). Bei 0,2 Gew% und 0,5 Gew% war die Reduzierung in allen Gruppen signifikant (p < 0,001). Eine Konzentration von 1 Gew% Nanopartikel im Silikon führte bei Silber mit p < 0,05 und den anderen Gruppen mit p < 0,001 zu einer Reduzierung der relativen Absorption von Licht im Vergleich zur Einsaatkontrolle. Bei einer Konzentration von 2 Gew% war die relative Absorption des Lichts bei allen Gruppen (Silikon, n-Hexan und Zink) im Vergleich zur Einsaatkontrolle reduziert (p < 0,001).

Im Vergleich zur Silikonreferenz (Abb. 32B) zeigte sich bei 0,1 Gew% n-Hexan eine Reduzierung der relativen Absorption des Lichts (p= 0,0286). Bei einer Konzentration von 0,2 Gew% kam es zu keinen signifikanten Veränderungen der relativen Absorption im Vergleich zur Silikonreferenz. Eine Konzentration von 0,5 Gew% Nanopartikel im Komposit führte bei den silberhaltigen Kompositen zu einer Reduzierung (91,39 ± 2,324 %, p= 0,0070) der relativen Absorption des Lichts gegenüber dem Referenzwert. Im Gegensatz dazu kam es zu einer Erhöhung

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(p= 0,02057) der relativen Absorption im Vergleich zur Silikonreferenz bei den Silber-Nanopartikel-Silikon-Kompositen mit einer Konzentration von 1,0 Gew%

(107,2 ± 2,630 %).

Abb. 32: Relative Absorption im Vergleich zur Einsaatkontrolle (A) und der Silikonreferenz (B) in Abhängigkeit von der Konzentration der Nanopartikel in den Nanopartikel-Silikon-Kompositen.

Die gestrichelte Linie stellt den jeweiligen Referenzwert (100 %) dar. Die Daten sind als Mittelwert ± Standardfehler dargestellt. Die Farbe der * kennzeichnet die Gruppe, deren Wert signifikant vom Referenzwert abweicht. Schwarze * repräsentieren alle anderen Gruppen. * p < 0,05; ** p < 0,01;

*** p < 0,001.

0,1 0,2 0,5 1,0 2,0

0 50 100

Sil Hex Ag Cu Zn

** *** *** *** ***

A

zur Einsaatkontrolle

* *

Relative Absorption [%]

0,1 0,2 0,5 1,0 2,0

0 50 100

* ** *

B

zur Silikonreferenz

Konzentration [Gew%]

Relative Absorption [%]

69 4.2.2 Flachproben mit Metallkombinationen

Flachproben mit einer Kombination von Ag/Au, Ag/Cu oder Ag/Zn führten bei einer Konzentration von insgesamt 0,2 Gew% Nanopartikel im Komposit ebenso wie auch die Silikon- und n-Hexan-Flachproben zu einer Reduktion der relativen Absorption im Vergleich zur Einsaatkontrolle (Abb. 33A). Bei einem Vergleich zur Silikonreferenz zeigte sich eine Erhöhung der relativen Absorption bei Kompositen mit Ag/Cu-Mischungen (p < 0,01) (Abb. 33B). Die relative Absorption der Silikon- und n-Hexan-Gruppen war auch bei dem Versuch mit 0,5 Gew% (Abb. 33C) reduziert im Vergleich zur Einsaatkontrolle (p < 0,001). Bei einer Konzentration von 0,5 Gew%

führte das Wachstum auf Nanopartikel-Silikon-Kompositen mit Ag+Au, Ag+Cu (p < 0,05) sowie den Silikon- bzw. n-Hexan-Referenzen (p < 0,001) zu einer Erniedrigung der relativen Absorption im Vergleich zur Einsaatkontrolle (Abb. 33C).

Im Vergleich zur Silikonreferenz zeigte sich eine erhöhte relative Absorption bei den Ag/Cu- und Ag/Zn-Kompositen (p < 0,05 bzw. p < 0,001) (Abb. 33D).

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Abb. 33: Relative Absorption im Verhältnis zur Einsaatkontrolle (linke Spalte, A+C) bzw. zur Silikonreferenz (rechte Spalte, B+D).

Die obere Reihe (A+B) zeigt die relative Absorption bei 0,2 Gew%, die untere Reihe bei 0,5 Gew% NP im Komposit. Die gestrichelte Linie zeigt den jeweiligen Referenzwert (100 %) an. Die Daten sind als Mittelwert ± Standardfehler dargestellt. * p < 0,05; ** p < 0,01; *** p < 0,001.

*** *** *** ***

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5. Diskussion

5.1 Insertionsstudie

In der hier vorliegenden Studie wurde erstmals systematisch ein Einfluss von Insertionsart und Verschlussmaterial auf das Bindegewebe und/oder Knochenwachstum sowie die Hörschwellen nach Cochlea Implantation nachgewiesen. Dafür wurden Meerschweinchen als in der Hörforschung etabliertes Tiermodell (FELIX 2002) für einen Zeitraum von 28 Tagen mit einem CI-Modell implantiert. Dabei konnte eine größere Menge an neu gebildetem Gewebe (Bindegewebe und Knochen) bei einer Insertion durch eine Cochleostomie gefunden werden als nach einer Rundfensterinsertion. Dieser Unterschied war sowohl bei den Gruppen ohne Verschluss als auch bei den Gruppen mit Muskelverschluss signifikant. Nur bei einem Verschluss mit Durelon™ unterschieden sich die Insertionsarten in Bezug auf die Menge an neu gebildetem Gewebe nicht, da in beiden Gruppen massives Knochenwachstum zu beobachten war. Ein Verschluss mit Durelon™ unterschied sich unter beiden Insertionsbedingungen von den beiden anderen Verschlussarten (kein Verschluss bzw. Muskelverschluss). Eine positive Korrelation zwischen neu gebildetem Gewebe und der Hörschwelle 28 Tage nach der Implantation konnte in den Frequenzen 1-16 kHz nachgewiesen werden, wobei die Verschlechterung der Hörleistung hauptsächlich durch die Menge an Knochengewebe bedingt wurde. Bei diesen Frequenzen fanden sich die niedrigsten Hörschwellen bei Tieren mit einer Insertion durch das runde Fenster kombiniert mit einem Muskelverschluss. Bei 4 kHz war dieser Unterschied signifikant. Im Bereich des besten Hörens (8-16 kHz) waren in den Rundfenstermembran-Gruppen ohne Verschluss bzw. Muskelverschluss ebenfalls niedrigere Hörschwellen zu finden als nach einer Insertion durch eine Cochleostomie. Damit sind vor allem die apikal des Elektrodenträgers oder an dessen Spitze gelegene Frequenzen betroffen, da die CI-Modelle nach den Angaben von ROBERTSON (1984) im Frequenzbereich oberhalb von 10 kHz lagen.

Die Implantationsdauer von 28 Tagen wurde aufgrund von Literaturdaten (PAASCHE et al. 2006) so gewählt, dass von einem Abschluss des Bindegewebewachstums ausgegangen werden konnte. Da für die Fragestellung

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dieser Studie eine elektrische Stimulation nicht erforderlich war, wurde kein aktives CI-Modell gewählt. Stattdessen wurde ein Platindraht mit einem medizinischen Silikon überzogen, das auch bei der Herstellung von Cochlea Implantaten verwendet wird.

Die hier verwendete Einbettung in Epoxidharz bietet gegenüber der Paraffineinbettung den Vorteil, dass der Elektrodenträger bei der weiteren Bearbeitung mittels Hartschlifftechnik in situ verbleiben kann. Dies ist notwendig, da bei einem Entfernen des Elektrodenmodells die Möglichkeit besteht, einen Teil des Bindegewebes mit zu entfernen. Zusätzlich bietet dieses histologische Verfahren die Möglichkeit, die Lage des CI-Modells in der Cochlea zu beurteilen. Um dem Einfluss durch maschinell bedingte Varianzen im Abtrag zu begegnen, wurden Felsenbeine aus allen sechs Versuchsgruppen parallel histologisch bearbeitet, womit ein möglicher Einfluss auf alle Gruppen ähnlich verteilt sein sollte. Aufgrund der Einbettung in weißgefärbtem Epoxid war eine exakt gleiche Positionierung der Cochleae in den Probenblöcken nicht möglich. Zusammen mit der Krümmung der Scalae entlang der Windungen ist ein Vergleich der intracochleären Positionen erschwert, weshalb alle Angaben zur Ausbreitung des Gewebewachstums bzw.

dessen Entfernung zur Insertionsstelle nur Annäherungen an den tatsächlichen Wert darstellen. Für den Gruppenvergleich wurden deshalb alle Schliffebenen entlang der Cochleae mit in die Auswertung einbezogen und das Gewebevolumen bestimmt. In der Literatur wird jedoch häufig eine Aussage über proliferative Vorgänge in der Cochlea anhand einiger Schnitte getroffen, die mittels einem Score bewertet werden (O’LEARY et al. 2013; FAHRHADI et al. 2013). Eine weitere Methode ist die Volumenbestimmung mit Hilfe von 3D-Rekonstruktionen (KAWANO et al. 1998, LI et al. 2007). Die von uns gewählte Methode kombiniert beide Methoden miteinander.

So wurde in den einzelnen Schliffbildern die Fläche mit Gewebewachstum bestimmt und anschließend mit Hilfe des Abtrags das Volumen berechnet. Dadurch bietet unsere Methode den Vorteil einer quantitativen Aussage über die Menge an Bindegewebe ohne aufwendige 3D-Rekonstruktion.

Das Ausmaß des gesetzten Traumas bei der Implantation beeinflusst die Menge an Gewebeformation nach der Implantation (LI et al. 2007). Um diesen Einfluss auf die Ergebnisse meiner Studie zu verringern, wurden Cochleae mit ausgeprägtem Elektrodeninsertionstrauma (z.B. Schädigung des Modiolus) von der Analyse ausgeschlossen. Diese Art des mechanischen Traumas war vermutlich

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durch die mechanischen Eigenschaften des hier verwendeten CI-Modells bedingt.

Diese Vermutung wird unterstützt durch die Tatsache, dass bei keinem der vier CI-Modelle ohne Platindraht (verteilt über die Gruppen: RWM KV, CS KV, RWM MV und CS MV) ein solches Trauma zu beobachten war. So war die Steifigkeit des Modells über die Länge durch den Platindraht gleichbleibend und auch der Durchmesser zeigte keine Verjüngung hin zur Spitze. Im Gegensatz dazu besitzen Cochlea Implantate, und dabei in besonderem Maße hörerhaltende Implantate, einen Steifigkeits- und Durchmessergradienten. So nimmt der Durchmesser des Elektrodenträgers zur Spitze des Implantates hin ab, während gleichzeitig die Flexibilität zunimmt (VON ILBERG et al. 2011).

Gerätebedingt war es nicht möglich, zu Beginn des Versuchs (Tag 0) bei allen Tieren die Hörschwelle für alle Frequenzen zu bestimmen. Um den Einfluss einer möglicherweise bereits zu diesem Zeitpunkt erhöhten Hörschwelle auf die Hörschwelle an Tag 28 auszuschließen, wurden die entsprechenden Messwerte an Tag 28 von der Auswertung ausgeschlossen. Einige der Tiere in dieser Studie zeigten an Tag 28 eine Hörschwelle oberhalb des Stimulations- bzw. Messbereichs.

Dieser umfasste gerätebedingt Schalldruckpegel von 0-90 dB SPL. Da ein Ausschluss dieser Tiere von der statistischen Analyse die Anzahl der Tiere pro Gruppe je nach Frequenz und Gruppe stark reduziert hätte und zudem ein Ausschluss der Tiere mit dem stärksten Hörverlust zu einer Verfälschung meiner Ergebnisse geführt hätte, wurden diese Tiere mit in die Auswertung eingeschlossen.

Für die Bewertung der individuellen Hörschwelle habe ich für alle Werte oberhalb des Messbereichs in Anlehnung an BALKANY et al. (2006) einen artifiziellen Wert – 100 dB SPL – eingeführt. Dieser Wert entspricht einem in dieser Studie üblichen Schalldruckpegelzuwachs von 10 dB SPL oberhalb des Messbereichs (90 dB SPL).

Somit sind die Werte als die geringste zu erwartende Hörschwelle anzusehen. Ein Ausschluss dieser Tiere hätte den Einfluss einzelner Tiere mit niedrigerer postoperativer Hörschwelle in der Gruppe so stark erhöht, dass es die Aussage meiner Ergebnisse verfälscht hätte. Mit der Einfügung dieses fiktiven Werts wird garantiert, dass der Mittelwert den minimalsten möglichen Hörschaden reflektiert. Für eine bessere Differenzierung der Hörschwellen bzw. des Hörverlusts müssten Messungen mit höheren Schalldruckpegeln durchgeführt werden. Die Erhöhung der Hörschwellen in den Kontrollen lag bei wenigen dB SPL. Da der Unterschied zwischen implantierten Ohren und Kontrolle sowie den präimplantativ gemessenen

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Hörschwellen trotzdem ein hohes Signifikanzniveau aufwies (p < 0,001), wurde ein möglicher Einfluss auf die Ergebnisse als gering eingestuft.

Das Ziel dieser Studie war es herauszufinden, ob die Insertionsart und/oder die Verschlussart bei einer Cochlea Implantation die Proliferation von Bindegewebe und/oder Knochengewebe in der Cochlea beeinflussen. Die hier verglichenen Insertionsarten sind die beiden am häufigsten verwendeten Implantationsrouten bei einer Cochlea Implantation (RICHARD et al. 2012). Verschiedene Autoren empfehlen eine Insertion durch das runde Fenster als die atraumatischere Insertionsart (RICHARD et al. 2012; ADUNKA et al. 2004), während hingegen andere Berichte keinen Unterschied zwischen den Insertionsarten bezüglich des Ausmaßes des gesetzten Traumas beschreiben (ADUNKA et al. 2006). In meiner Studie habe ich die beiden Insertionsarten in Bezug auf ihren proliferativen Reiz zur Gewebebildung hin verglichen. Dabei konnte eine größere Menge an Bindegewebe und Knochenformation nach einer Implantation durch eine Cochleostomie als durch das runde Fenster gefunden werden. Diese verstärkte Gewebebildung befand sich immer an der Insertionsstelle selbst, was den Schluss zulässt, dass das Setzen einer Cochleostomie einen stärkeren lokalen Reiz für proliferative Vorgänge darstellt als eine Inzision der Rundfenstermembran. Dabei kann das Eintragen von Knochenstaub in die Cochlea bei einer Cochleostomie diesen Effekt verstärken. So zeigte eine Studie von MC ELVEEN et al. (1995) ein massives Knochenwachstum im basalen Teil der Cochlea nach einem Verschluss mit Knochen paté. Im Bereich des besten Hörens konnten höhere Hörschwellen bei den Cochleostomie-Gruppen beobachtet werden. Ein Grund dafür, neben dem Einfluss der Gewebebildung (s.u.), könnte die beim Setzen der Cochleostomie entstehende Lärmbelastung sein (PAU et al. 2007).

In meiner Studie wurden der Verzicht auf Verschlussmaterial sowie die Verwendung von Muskelgewebe als körpereigenem bzw. Carboxylatzement (Durelon™) als abiotischem Verschlussmaterial auf ihren Einfluss auf das Gewebewachstum nach einer Cochlea Implantation untersucht. Alle diese Verschlussarten werden auch in humanen Cochlea Implantationen oder in Tierexperimenten verwendet. Die Ergebnisse meiner Studie zeigen, dass die Verwendung eines Verschlusses aus Muskelgewebe in Hinsicht auf die Gewebebildung oder den Erhalt des Hörvermögens nach einer Cochlea Implantation keinen Nachteil zu einem Verzicht auf einen Verschluss zeigt. Um eine möglichst

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schnelle Wiederherstellung der Barriere zwischen Innen- und Mittelohr zu ermöglichen, ist es jedoch empfehlenswert, einen Muskelverschluss zu verwenden, da von einer Permeabilität des runden Fensters für Meerrettich-Peroxidase nach einer Implantation ohne Verschlussmaterial von bis zu 5 Monaten nach der Implantation berichtet wurde (FRANZ et al. 1984). Im Vergleich dazu konnte in den beiden Gruppen mit Durelon™-Verschluss massives Knochenwachstum beobachtet werden, das teilweise den gesamten Durchmesser der scala tympani in der basalen Windung ausfüllte. Von einer Verwendung von Durelon™ ist deshalb abzuraten.

Die bereits beschriebene Korrelation zwischen der Menge an Binde- und Knochengewebe und den Hörschwellen (O’LEARY et al. 2013) wurde in meiner Studie bestätigt. In den basalen Frequenzen (32 und 40 kHz) war keine Korrelation feststellbar, was vermutlich an der unmittelbaren Nähe zur Lokalisation des Initialtraumas (der Insertionsstelle) lag. Dies führte dazu, dass die Hörschwelle der meisten Tiere bei diesen Frequenzen außerhalb des Stimulationsbereichs (90 dB SPL) lag und somit kaum Unterschiede zwischen den Tieren zu detektieren waren. Die Korrelation der Hörschwellen für die in apikaler liegenden Bereichen der Cochlea lokalisierten tieferen Frequenzen entspricht der Vorhersage des Modells von CHOI u. OGHALAI (2005). Dieses beschreibt eine Erhöhung der Hörschwellen der Frequenzen im apikalen Bereich der Cochlea, wenn eine Beeinträchtigung der mechanischen Bewegungsfähigkeit der Basilarmembran im basalen Teil der Cochlea vorliegt. Ein weiteres Erklärungsmodell ist, dass die Menge an Gewebeneubildung dem Ausmaß der Entzündungsreaktion entspricht. Dabei wird davon ausgegangen, dass die bei Entzündungsreaktionen freigesetzten freien Radikale eine Apoptose der Haarzellen bewirken (ESHRAGHI et al. 2005). Demzufolge wären sowohl Hörverlust als auch Gewebebildung Folgen entzündlicher Prozesse nach einer Cochlea Implantation. Mit der für diese Versuche gewählten histologischen Aufbereitungsmethode war eine Evaluierung der Haarzellen oder möglicher Entzündungszellen jedoch nicht möglich.

Der in meiner Studie beobachtete Einfluss des Verschlussmaterials auf die Gewebebildung unterstützt die These von PAASCHE et al. (2006), dass die Insertionsstelle (mit ihrem Verschluss) den Ausgangspunkt für das Gewebewachstum entlang des Elektrodenträgers darstellt. Die geringere Menge an neu gebildetem Gewebe im Vergleich zu einer Cochleostomie unterstützt diejenigen, die einer Implantation durch die Rundfenstermembran den Vorzug geben. Von einer

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Verwendung von Carboxylatzement hingegen ist auch im Tierexperiment abzusehen, es sei denn, die Fragestellung benötigt ein Tiermodell mit massiver intracochleärer Knochenneubildung.

Da aufgrund der hier vorliegenden Daten sowie von Impedanzdaten (PAASCHE et al. 2006) davon ausgegangen werden kann, dass sich das Gewebewachstum von der Insertionsstelle aus entlang des Elektrodenträgers ausbreitet, könnte eine antiproliferative Oberfläche des Elektrodenträgers dieses Gewebewachstum reduzieren. Zu diesem Zweck wurden im zweiten Teil meiner Studie Nanopartikel-Silikon-Komposite auf ihre antiproliferativen Eigenschaften im Zellkulturversuch getestet.

5.2 Nanopartikel-Silikon-Komposite

In dieser Studie wurde erstmals die antiproliferative Wirkung von Nanopartikel-Silikon-Kompositen in vitro untersucht. Dabei wurde keine für die angestrebte Anwendung als antiproliferatives Elektrodenträgermaterial ausreichende Reduktion der Viabilität von NIH/3T3 Zellen bei einem Wachstum auf Nanopartikel-Silikon-Kompositen im Vergleich zu einer Anzucht auf einer Silikonreferenz gefunden.

Für diese Studie wurden Fibroblasten direkt auf den Nanopartikel-Silikon-Kompositen kultiviert, um die Situation im Innenohr nach einer Cochlea Implantation zu simulieren, in der die Fibroblasten ebenfalls direkt auf dem Elektrodenträger wachsen. Da derzeit noch keine Fibroblastenzelllinie mit Ursprung im Innenohr etabliert worden ist, wurden in dieser Studie NIH/3T3-Fibroblasten verwendet. Diese Zelllinie wurde ausgewählt, um eine Vergleichbarkeit mit bereits veröffentlichten Zytotoxizitätsstudien von Metallsalzen (WATAHA et al. 1994; YAMAMOTO et al.

1998; PAASCHE et al. 2011) zu ermöglichen. Der Neutralrot-Test ist ein in diesem Labor bereits etablierter Test zur Viabilitätsprüfung und wurde ebenfalls für die vorangegangene Testung der Metallsalze verwendet (PAASCHE et al. 2011). Für meine Studie habe ich einen Adaptationsschritt eingeführt, um dem Einfluss der farbigen Nanopartikel-Silikon-Komposite (je nach Metall und Konzentration unterschiedliche Farbintensität, vgl. Abb. 19) auf die Lichtabsorption bei 570 nm entgegen zu wirken. Hierzu wurden vor der Absorptionsmessung 70 µL des entsprechend der Viabilität der Zellen eingefärbten Überstandes in ein neues Well

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überführt. Die Absorptionsmessung wurde anschließend an diesem Überstand durchgeführt. Erste Auswertungen der Experimente zeigten, dass die auf Basis von Literaturwerten (HAHN et al. 2009; PAASCHE et al. 2011) gewählte Nanopartikelkonzentration im Komposit von 0,1 Gew% teilweise einen antiproliferativen Effekt im Vergleich zum Polysterol-Well-Boden zeigte, jedoch keinen im Vergleich zur Silikonreferenz. Da das Ziel der Studie eine antiproliferative Wirkung im Vergleich zum Silikon als üblichem Elektrodenträgermaterial war, wurde die inkorporierte Nanopartikelkonzentration sukzessive erhöht, bis die Materialeigenschaften des Komposits eine weitere Konzentrationserhöhung nicht mehr zuließen. So ließen sich Nanopartikel-Silikon-Komposite mit 1 Gew% Silber nur einmal herstellen, da die Komposite bei erneuten Herstellungsversuchen nicht mehr vollständig auspolymerisierten. Die Kupfer-Komposite mit 1 Gew% waren ebenfalls weicher als bei niedrigeren Konzentrationen und zeigten einen verlangsamten Aushärtungsprozess. Da aus diesem Grund die Gewichtskonzentration dieser Nanopartikel im Komposit nicht bis zum Erreichen eines im Bereich der LD50

liegenden zytotoxischen Effekts erhöht werden konnte, wurden weitere Maßnahmen ergriffen, um dennoch eine erhöhte Ionenfreisetzung aus dem Komposit zu erreichen. Hierzu wurden Nanopartikel-Silikon-Komposite hergestellt, in denen zu dem jeweiligen Metall (Ag, Cu, Zn) noch ein weiteres, edleres Metall mit in das Silikon inkorporiert wurde. Freisetzungsstudien hatten eine erhöhte Freisetzungsrate von Cu^+/2+-Ionen in Anwesenheit von Ag gezeigt (HAHN et al. 2010). Dabei beschleunigt die Anwesenheit eines edleren Metalls die Korrosion und somit die Freisetzung der Metallionen aus dem unedleren Metall im Komposit (HAHN et al.

2010). In der vorliegenden Studie wurden Komposite mit Gold bzw. Silber als edlerem Metall in Kombination mit Silber bzw. Kupfer oder Zink in einem Mischungsverhältnis von 1:1 getestet (Au+Ag, Ag+Cu, Ag+Zn). Ein antiproliferativer Effekt konnte in dieser Studie trotz der veränderten Freisetzungskinetik jedoch nicht gezeigt werden. Eine signifikante Reduktion der Viabilität konnte bei Nanopartikel-Silikon-Kompositen mit einem Gehalt von 0,5 Gew% Silber erzielt werden, allerdings lag die relative Absorption bei dieser Gruppe noch bei über 90 % und damit weit über einer LD50-ähnlichen Wachstumshemmung. Bei einer Erhöhung der Nanopartikelkonzentration auf 1 Gew% trat zudem auch bei silberhaltigen Kompositen kein wachstumshemmender Effekt auf. Stattdessen erhöhte sich die relative Absorption in dieser Gruppe im Vergleich zur Silikonreferenzgruppe. Ein

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antiproliferativer Effekt von n-Hexan trat in einem Experiment auf, was auf einen Verbleib von Lösungsmittel im Komposit hinweist. Da dies jedoch nur einmal zu beobachten war, ist davon auszugehen, dass der Abzug des Lösungsmittels in den anderen Fällen erfolgreich war. Dennoch sollte dieser Schritt bei der Herstellung von Nanopartikel-Silikon-Kompositen mit großer Sorgfalt durchgeführt werden, um einen Verbleib von n-Hexan im Komposit zu vermeiden.

Der große Unterschied zwischen meiner Studie mit Nanopartikel-Silikon-Kompositen und den bisherigen Studien zur Zytotoxizitätsbestimmung von Metallionen ist die Verwendung von metallischen Nanopartikeln im Gegensatz zur Verwendung von Metallsalzen (PAASCHE et al. 2011; YAMAMOTO et al. 1998;

HEIDENAU et al. 2005; WATAHA et al. 1994). Es wird jedoch davon ausgegangen, dass sich die Wirkung von aus Metallsalzen dissoziierten Ionen nicht von denen aus dem jeweiligen Metall freigesetzten Ionen unterscheidet (YAMAMOTO et al. 1998), da die antiproliferative Wirkung der Metallsalze auf den Metallionen und nicht ihren Gegenionen beruht (YAMAMOTO et al. 1998).

Die Ionenfreisetzung aus den von mir verwendeten Nanopartikel-Silikon-Kompositen sollte, Berechnungen aufgrund von Literaturdaten (HAHN et al. 2010) zufolge, ausreichend sein, um eine antiproliferativ wirkende Ionenkonzentration an der Oberfläche des Komposits hervorzurufen. So konnte eine Freisetzung von Metallionen aus Nanopartikel-Silikon-Kompositen in Wasser gezeigt werden (HAHN et al. 2010). Bei diesen Versuchen wurde bei einem Gehalt von 0,1 Gew% an Ag- bzw. Cu-Nanopartikeln ein Konzentrationsplateau nach 21 Tagen erreicht (0,1 µmol/L Ag⁺ bzw. 55 µmol/L Cu^+/2+). Dabei liegt die Konzentration der Kupferionen in dem Bereich, der bei Cu²⁺-Ionen bereits eine (geringe) antiproliferative Wirkung auf Fibroblasten zeigt (HAHN et al. 2010). Da die LD50 von Cu²⁺-Ionen für Fibroblasten jedoch mit 423 µmol/L niedriger ist als die LD50 von Cu⁺ -Ionen mit > 1000 µmol/L (PAASCHE et al. 2011), hat das Verhältnis der freigesetzten Ionen vermutlich einen Einfluss auf die antiproliferative Wirkung des Nanopartikel-Silikon-Komposits. Die Wertigkeit der freigesetzten Kupferionen und/oder das Verhältnis der beiden Ionen zueinander wurden bei der oben genannten Studie jedoch nicht festgestellt. Da eine Messung der Zn²⁺-Freisetzung nicht erfolgte, ist nicht bekannt, ob aus einer der getesteten Zn-Nanopartikel-Konzentrationen im Komposit eine ausreichende Menge an Zn²⁺-Ionen (LD50: 114 µmol/L, PAASCHE et al. 2011) austritt.

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Da meine Experimente in Medium statt in Wasser durchgeführt wurden, kann

Da meine Experimente in Medium statt in Wasser durchgeführt wurden, kann

Im Dokument Einflussfaktoren auf proliferative Vorgänge nach Cochlea Implantation (Seite 81-0)