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6.2 Zellwachstum auf Gold-Nanopillar-Oberflächen 137
neuronen auf ihre Kopplungseigenschaften an die Nanostrukturen hin untersucht wurden.
Bislang lagen noch keine Untersuchungen zur Kopplung von Zellen an biokompatible
Gold-Nanopillars vor, so dass die vorliegende Arbeit einen ersten Beitrag hierzu liefert.
Für die Zelllinien wurden verschiedene Proteinbeschichtungen verwendet, und bei Neuronen
kamen sowohl Proteine als auch Self-Assembled Monolayers zum Einsatz. Im Fokus
der Zellversuche standen Vitalität und Adhäsion der unterschiedlichen Zelltypen, die mittels
Fluoreszenzmikroskopie, Rasterelektronenmikroskopie und fokussiertem Ionenstrahl
analysiert wurden. Es wurde beobachtet, dass Zelllinien wie HL1 und HEK gleichermaßen
gut auf planaren und nanostrukturierten Substraten wuchsen. REM-Aufnahmen und FIB-
Schnitte belegten außerdem, dass die Adhäsion von HL1- und HEK-Zellen auf Nanopillars
ebenso stark war wie auf planarem Gold. Beim Wachstum von Rattenneuronen wurden auf
Nanostrukturen allerdings abweichende Beobachtungen gemacht. Das Live-Dead-Staining
von Neuronen auf Pillars zeigte eine Entwicklung von teilweise vitalem Wachstum an
DIV 4 hin zu großflächigem Absterben der Zellen an DIV 7. Für planare Goldsubstrate
wurde dagegen ein gewohnt vitales Wachstum der Neuronen an allen Tagen beobachtet.
Die Resultate für Neuronen waren unabhängig von der gewählten Beschichtung.
Erklärungsansätze für die niedrige Vitalität der Neuronen auf Nanopillars lieferten die
folgenden REM- und FIB-Untersuchungen, durch die große Abstände und damit eine
geringe Adhäsion zwischen Zellmembran und Nanopillars entdeckt wurden. Es liegt die
Vermutung nahe, dass die Gold-Nanopillars das Wachstum der Neuronen dahingehend
beeinflussen, dass eine Verminderung der Zelladhäsion eintritt, die dann zum Absterben
der Neuronen führt. Mit einer Fluoreszenzfärbung der Aktinfilamente konnten auf Nanopillars
Veränderungen im Zytoskelett der Rattenneuronen nachgewiesen werden. Das
Resultat dieser Veränderungen war das Fehlen von Wachstumskegeln an den Neuriten
der Neuronen, die auf Pillars gewachsen waren. Diese Beobachtung führte zu der Annahme,
dass die Nanostrukturen starken Einfluss nehmen auf die Vorgänge im Zytoskelett,
wodurch sich die Zell-Adhäsionsmechanismen drastisch ändern.
Eine weitere Hypothese für die niedrige Vitalität von Rattenneuronen auf Gold-Nanopillars
bestand in der Vermutung, dass sich während der Zellkultivierung in den Zwischenräumen
der Pillars noch Reste von Chemikalien aus dem Herstellungsprozess befunden haben. Um
den Einfluss von Cyanid und KOH dabei auszuschließen, wurden Referenzuntersuchungen
an planarem Gold durchgeführt, das zuvor mit diesen Substanzen behandelt wurde.
Auf diesen Proben wurden vitale und gut adhärierte Neuronen verzeichnet. Mit dieser
Beobachtung erhärtete sich nun die Vermutung, dass die niedrige Vitalität und die gerin-