Fachbereich 05 - Medizinische Fakultät
Klinik und Poliklinik für Mund-, und Kiefer-Gesichtschirurgie
Knochenphysiologie und Biomineralisation

Untersuchung der Nukleation und Strukturbildung von apatitischem Biomineral in zwei- und
dreidimensionalen Osteoblastenzellkulturen sowie deren Beeinflußbarkeit durch mechanische Stimulation

Die Untersuchung der Biomineralbildung erfolgt mittels primärer Osteoblastenkulturen. Neben der zellbiologischen Analyse des in-vitro-Systems erfolgt insbesondere eine Charakterisierung von Zusammensetzung und dreidimensionaler Struktur der extrazellulären organischen Matrix mittels konfokaler Lasermikroskopie und Transmissionselektronenmikroskopie; diese zellulär synthetisierte bzw. modifizierte organische Matrix bildet das Gerüst für die Biomineralbildung. Die Kristallmorphologie und die Kristall-Matrix-Anordnung wird im Raster- und Transmissions-elektronenmikroskop hochaufgelöst untersucht. Die Energie Dispersive Mikroanalyse liefert die Elementzusammensetzung von Vor-, Früh- und Reifestadien der Biominerale, während mit massenspektrometrischen Verfahren (Sekundärionen Massenspektrometrie (SIMS) und Sekundärneutralteilchen Massenspektrometrie (SNMS) typische Molekülgruppen des Minerals und der organischen Matrix analysiert werden. Weitere Parameter wie der Mineraltyp, die Kristallgröße oder die Kristallgitterstörung werden elektronendiffraktiometrisch mit hoher lateraler Auflösung gewonnen. Durch die Analyse von zwei- und dreidimensionalen Zellkultursystemen soll der Einfluss der räumlichen Matrixkonfiguration auf die Mineralbildung und -struktur evaluiert werden. Darüber hinaus wird die Wirkung dynamischer mechanischer Stimuli auf das in-vitro-System und die Biomineralisation untersucht. Ein mechanisch belastetes dreidimensionales Zellkultursystem scheint der in-vivo vorherrschenden Situation am nächsten zu kommen. Vergleiche zwischen diesen Systemen werden gemeinsame Prinzipien aber auch von den jeweiligen Kulturbedingungen abhängige Unterschiede der Biomineralisation aufzeigen.

Projektdauer:

2001-2005

Drittmittelgeber:

DFG

Beteiligte Wissenschaftler:

Priv.-Doz. Dr. Hans-Peter Wiesmann, Dipl.-Chem. Noorul Nazer, Dipl.-Phys. Steffen Dambach, Eva Maria Schüttert, Sahra Bohrenkämper, Eva Philippi