Biologische Verträglichkeit von Implantatmaterialien für Netzhautzellen in vitro

Abstract

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 Elektrodenan 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-Arraysund deren Einzelmaterialien in vitro, 2.) die Zellspezifizierung der adhärierenden Nervenzellen und 3.) die Prüfung des Einflusses des MitosehemmersArabinosylcytosin-Hydrochlorid auf die Gliazellproliferation. Dazu wurden dissoziierte Netzhäute neugeborener Ratten verwendet, als Monolayer-Kulturenangelegt und bis zu 4 Wochen erhalten. Durch Anfärbung mit Fluoreszenzfarbstoffen und immuncytochemischen Methoden wurden die Zellen spezifiziert unddie Zellzahl jede Woche ermittelt. Im Vergleich zur Zelladhäsion auf dem Kontrollsubstrat (Deckgläsern) wurde auf den Mikrophotodioden-Arrays mit Iridium-Elektroden sowie auf denEinzelwerkstoffen 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 anreduziert 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 Zelltypenin absteigender Reihenfolge Iridium, Deckgläschen (Kontrollsubstrat) und Titannitrid. Eine konzentrationsabhängige Reduktion der Gliazellproliferation durch Einmischung des Mitosehemmers Arabinosylcytosin-Hydrochlorid (ARAC) in diePoly-L-Lysin-Beschichtung war möglich.

Patients with a degeneration of retinal photoreceptor cells suffer from progressive blindness. The implantation of a 'visual prosthesis' in the subretinal spaceshould restore a useful vision for these patients. In the project 'Subretinale Netzhautimplantate' microphotodiode arrays are developed and produced, whichtransform 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 nervecells 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 invitro, 2.) to specify the adherent neurons and 3.) to test the influence of arabinosylcytosine-hydrochloride on the proliferation of glial cells. Using dissociatedretinas of new-born rats monolayer cell cultures were made and kept for 4 weeks. The cells were specified by staining with fluorescent dyes andimmunocytochemistry 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 arrayswith 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 andpolyimide 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, glasscoverslip (control) and titannitride. By addition arabinosylcytosine-hydrochloride into the poly-L-lysine-coating, a concentration-dependent reduction of glial proliferation was achieved.