Adsorption von Plasmaproteinen an modifizierten Fremdoberflächen - Bedeutung für die Hämokompatibilität der extrakorporalen Zirkulation

Einleitung: Der Bedarf an synthetischen Materialien hat in vielen Bereich der Medizin deutlich zugenommen, in der Herzchirurgie werden Biomaterialien besonders für die extrakorporale Zirkulation benötigt. Der Kontakt des Blutes mit diesen Fremdoberflächen ist jedoch nicht unproblematisch, da pathophysiologische Reaktionen des Organismus induziert werden. Die Hämokompatibilität der Polymerkstoffe konnte in den letzten Jahren durch verschiedene Modifizierungen der Oberflächen erheblich verbessert werden. Eine wichtige Rolle wird in diesem Zusammenhang dem selektiven Adsorptions- und Aktivierungsverhalten von Plasmaproteinen an den Fremdoberflächen zugeschrieben. In der vorliegenden Arbeit wurden sechs verschiedene Schlauchmaterialien durch die Messung ihrer Bindungskapazitäten von Plasmaproteinen und die Aktivierung löslicher Marker im Blut bezüglich ihrer Hämokompatibilität miteinander verglichen. Methoden: In kreisförmig geschlossenen Schlauchstücken von 50 cm Länge wurde frisches heparinisiertes Humanblut rezirkuliert. Nach 0 min, 60 min und 120 min Rezirkulation des Blutes wurden die löslichen Aktivierungsmarker (Thrombin-Antithrombin-III Komplex, b-Thromboglobulin, Terminaler Komplement-Komplex, PMN-Elastase) mittels ELISA bestimmt. Parallel dazu wurden die Adsorptionsintensitäten der Plasmaproteine bestimmt: Nach 15 min, 60 min und 120 min Rezirkulation wurden die Schläuche gespült, in 2 cm lange Stücke geschnitten und fixiert. An den Innenflächen der Schlauchstücke wurden die adsorbierten Plasmaproteine mit einem ELISA-Verfahren semiquantitativ analysiert. Außerdem wurden Schläuche nach 120 Minuten Rezirkulation gespült und die adsorbierten Proteine eluiert, mittels SDS-PAGE aufgetrennt und im Immunoblot mit den entsprechenden Antikörpern detektiert (C1-Esterase-Inhibitor, Antithrombin III, Hochmolekulares Kininogen, Albumin, Fibronektin, Komplementfaktor 3, Hitzeschockprotein 70, Plättchenrezeptor CD41, Fibrinogen). Ergebnisse: 2 Materialien zeigten im Vergleich zu den anderen 4 Materialien eine erheblich bessere Biokompatibilität, was unter anderem durch die niedrigeren Konzentrationen an b-TG und TCC belegt werden konnte. Außerdem wiesen diese beiden Beschichtungen die höchste Bindungskapazität für AT-III, C1-Esterase-Inhibitor und HMWK auf. Im Gegensatz dazu war die Affinität dieser Oberflächen zu Fibrinogen, Fibronektin, C3 und CD41 gering. Materialien mit vergleichsweise schlechter Hämokompatibilität adsorbierten kaum C1-Esterase-Inhibitor, AT-III und HMWK, jedoch vermehrt Fibrinogen, C3, Fibronektin und CD41. Diskussion: In dieser Arbeit konnte gezeigt werden, dass sehr unterschiedliche Oberflächen ein sehr ähnliches Proteinadsorptionsmuster besitzen können. Interessanterweise korrelierten diese Ergebnisse mit einer vergleichbaren Hämokompatibilität der entsprechenden Materialien. Diese Beobachtungen unterstützen die Hypothese, dass die selektive Adsorption bestimmter Plasmaproteine an Fremdoberflächen ein direktes Maß für deren Hämokompatibilität darstellen kann. Mit Hilfe dieser Untersuchungen können einerseits bereits entwickelte Biomaterialien auf ihre Hämokompatibilität hin untersucht werden. Andererseits lassen sich die Erkenntnisse auch für die Entwicklung neuer Materialien nutzen. So könnten die identifizierten Plasmaproteine auf Oberflächen immobilisiert werden und auf ihre Wirksamkeit hinsichtlich einer verbesserten Biokompatibilität überprüft werden.

Author

• Caliebe, Janina

Identifier

hdl:10900/44694

OAI record oai:identifier

https://publikationen.uni-tuebingen.de/oai/request?verb=GetRecord&metadataPrefix=mets&identifier=oai%3Apublikationen.uni-tuebingen.de%3A10900%2F44694