Kurzfassung
Permanente Implantate aus Titan und seine Verbindungen werden schon
intensiv genutzt und im medizinischen Bereich erfolgreich
bezüglich orthopädischer und oraler
Störungen eingesetzt. Künstliche Implantate, die
optimal und ausdauernd mit dem Knochengewebe wechselwirken,
müssen jedoch noch entwickelt werden. Wir schlagen hier eine
Lipidbeschichtung vor, die zum Teil biologische Zellmembrane nachahmen.
Die Arbeit ist fokussiert auf das Bestimmen der besten Anwendung auf
realen Implantat-Materialien. Zwei Ansätze werden hierbei
für das Aufbringen der Lipide betrachtet:
Der erste Ansatz besteht in der kontrollierten Aufbringung, welches die
Langmuir-Blodgett und Langmuir-Schäfer Techniken umfassen in
Kombination mit einer kovalent gebundenen Monolagenschicht aus
N-Octadecyl-Phosphat-Säure. Spekuläre
Neutronenreflektivitäts-messungen erlauben die Bestimmung der
Effizienz der kontrollierten Aufbringung in jedem Schritt.
Der zweite Ansatz, der in dieser Arbeit berücksichtigt wird,
ist die Adhäsion der Lipiden von organischen
Lösungen. Hier wird gezeigt, dass die einfache
Tropfenablagerung, die erfolgreich für die Herstellung von
Lipid Vielschichtlagensystemen auf Oberflächen angewandt wird,
keine geeignete Methode für die Lipiddeposition auf
Titanoberflächen ist. Um die Homogenität der POPE
Verteilung auf der Metalloberfläche zu verbessern, wird hier
eine Sprühauftragung angewandt. Diese Methode wurde untersucht
unter trockenen und flüssigen Rahmenbedingungen mittels einer
Kombination aus Röntgen und Neutronenstreutechniken. Die
Sprühauftragung führt dabei zu zwei Arten von
multilamellaren POPE Strukturen. Diese Beschichtungen sind stabil in
flüssigen Umgebungen in dem Bereich von physiologischen
Temperaturen. Eine simultane Analyse der spekulären und
off-spekulären Streudaten liefert die strukturellen
Informationen, die notwendig ist, um die Qualität der
Beschichtungen für zukünftige Anwendungen zu
bewerten.
Permanent implants made from titanium and its alloys are widely used
and successfully implemented in medicine to address problems related to
orthopedic and oral disorders. However, artificial implants that
interact optimally and durable with bone tissue have yet to be
developed. Here, we suggest a lipid coating to partially mimic the
biological cell membrane. This thesis is focused on finding the most
appropriate method to deposit POPE lipids on titanium surfaces. This is
important for future applications on real implant materials. Two
approaches are considered for lipid deposition.
The first approach is controlled deposition, which includes
Langmuir-Blodgett and Langmuir-Schaefer techniques in combination with
a previously covalently attached monolayer of N-octadecylphosphonic
acid. A neutron specular reflectivity experiment permits the
determination of the efficiency of the controlled deposition at each
step.
The second approach considered in this work is lipid adhesion from
organic solvents. Here it is shown that the simple drop deposition,
which can be successfully applied to make a lipid multilayer stack on a
surface, is not an appropriate method for lipid deposition on a
titanium surface. To improve the homogeneity of the POPE distributions
on the metal surface, a spray coating is applied. The spray coating is
assessed under dry and liquid conditions using a combination of X-ray
and neutron scattering techniques. The spray coating leads to two types
of multilamellar POPE structures. These coatings are stable in a liquid
environment in the range of physiological temperatures. A simultaneous
analysis of the specular and off-specular data provides structural
information necessary to assess the quality of the coating for future
applications.