Beschichtung von Elektrodenträgern mit Calciumphosphat-Nanopartikeln zur Herstellung einer bioaktiven CI-Elektrode

Der Hörerfolg nach einer Cochlea Implantation hängt maßgeblich von der Übertragungsqualität an der Schnittstelle zwischen Spiralganglion und Elektrodenkontakt ab. Calciumphosphat-Nanopartikel (CaP-NP) könnten dazu beitragen, eine bioaktive Elektrodenoberfläche zu generieren, um Proteine, DNA, RNA oder Medikamente aktiv in das Innenohr einzubringen. Inwiefern jedoch diese Nanopartikel als Oberflächenbeschichtung mit Innenohrzellen interagieren, ist noch weitgehend unklar.

Um dies zu klären, wurden DNA-beladene CaP-NP zunächst elektrophoretisch auf einer CI-Elektrode abgeschieden und durch Rasterelektronenmikroskopie und energiedispersive Röntgenspektroskopie analysiert. Weiterhin wurden die CaP-NP über ein Layer-by-Layer-Verfahren in Kombination mit Poly-Lysin in eine Zellkulturschale eingebracht. Die Interaktion der CaP-NP mit den Innenohrzellen wurde durch immunhistochemische Färbungen von Spiralganglienzellkulturen aus neugeborenen Ratten evaluiert.

Die elektrophoretische Abscheidung auf der CI-Elektrode war möglich, erlaubte aber nur das Aufbringen einer geringen CaP-NP-Menge. Das Layer-by-Layer-Verfahren konnte im Gegensatz dazu wesentlich größere Mengen von CaP-NP an die Oberfläche binden. Die Spiralganglienzellkultur zeigte eine gute Biokompatibilität der CaP-NP: Es kam zu einer Proliferation der nicht-neuronalen Zellen sowie einem Auswachsen von Neuriten aus den Spiralganglienzellen.

Die vorliegenden Ergebnisse zeigen, dass Oberflächen erfolgreich mit funktionalisierten Nanopartikeln beschichtet werden können. Mit dem Layer-by-Layer-Verfahren lassen sich größere Mengen an CaP-NP binden und damit auch größere Mengen an DNA, RNA, Proteinen oder Medikamenten. Die CaP-NP weisen eine ausreichende Biokompatibilität gegenüber den untersuchten Innenohrzellen auf.

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Publication Date:
23 April 2019 (online)