Vergleichende Endothelzellreaktion auf topographisch strukturierten Titan- und Siliziumsubstraten mit Mikro- bis Sub-Mikrometer-Feature-Größen

In dieser Arbeit bewerten wir die in vitro-Reaktion von Endothelzellen (EC) auf Variationen in präzise definierten, mikro- bis submikrometrischen Topografien auf zwei verschiedenen Substratmaterialien, Titan (Ti) und Silizium (Si). Beide Substrate besitzen identisch strukturierte Oberflächen, die aus mikrogefertigten, rillenbasierten Gittern bestehen, mit Rillenbreiten von 0,5 bis 50 µm, einer Gitterweite, die doppelt so groß ist wie die Rillenbreite, und einer Rillentiefe von 1,3 µm. Diese spezifischen Materialien wurden aufgrund ihrer Relevanz für implantierbare Mikrovorrichtungen ausgewählt, während rillenbasierte Muster aufgrund des Potenzials gewählt wurden, längliche und ausgerichtete Zellmorphologien zu induzieren, die an das native Endothel erinnern. Mithilfe von EA926-Zellen, einer menschlichen EC-Variante, zeigen wir eine signifikante Verbesserung der Zelladhäsion, Proliferation, Morphologie und Funktion mit abnehmender Feature-Größe auf strukturierten Ti-Substraten. Darüber hinaus zeigen wir ähnliche Tendenzen auf strukturierten Si-Substraten, wenn auch in geringerem Maße als auf vergleichbar strukturierten Ti-Substraten. Zusammen deuten diese Ergebnisse auf das Potenzial der submikrometrischen topografischen Strukturierung im Allgemeinen und der submikrometrischen Strukturierung von Ti speziell hin, um die Endothelialisierung und Neovaskularisation für neuartige implantierbare Mikrovorrichtungen zu verbessern.