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3.5 Zellwachstum auf Substraten 37
bliert, die die Herstellung von nanostrukturierten Substraten ermöglichen. Die Wechselwirkung
zwischen verschiedenen Zelltypen und nanostrukturierten Substraten aus unterschiedlichen
Materialien ist inzwischen Gegenstand vieler Studien. Diese Untersuchungen
zeigen, dass Nanostrukturen einen deutlichen Einfluss auf die Struktur des Zytoskeletts,
die adhärierte Zellfläche und die Ausbildung von Adhäsionspunkten auf dem Substrat haben
sowie auf die Zellorientierung und -bewegung [76] . Es wird vermutet, dass es aufgrund
der Nanostrukturen zu lokalen Änderungen in den Kräften kommt, die zwischen Zelle und
Substrat herrschen. Dabei könnten die Filopodien den Zellen helfen, das nanostrukturierte
Substrat abzutasten, jedoch ist dieser Mechanismus noch unklar. Während mikrostrukturierte
Oberflächen hauptsächlich die Zellform beeinflussen, scheinen Nanostrukturen
vielmehr zur Regulierung von kollektiven Zellfunktionen beizutragen [77] .
Inzwischen wurde eine Vielzahl von Zelltypen auf unterschiedlichen Nanostrukturen untersucht.
Teixeira et al. studierten die Zellorientierung menschlicher Hornhaut-Epithelzellen
auf Siliziumwafern mit Nanorillen. Sie fanden deutliche Wechsel in der Zellausrichtung in
Abhängigkeit von den Rillenabständen und -breiten sowie von externen Faktoren [78–80] .
Untersuchungen an Fibroblasten auf Polystyren-Nanorillen wurden von Loesberg durchgeführt
[81] . Die Analyse der Zellausrichtung auf diesen Oberflächen ergab, dass für Nanorillen,
die schmaler als 35 nm waren, keine Ausrichtung der Fibroblasten über Kontaktpunkte
mehr stattfand. Studien von Curtis et al. zum Wachstum von Fibroblasten auf Arrays
aus Quartzsäulen zeigten, dass die Zelladhäsion und -beweglichkeit auf diesen geordneten
Strukturen verringert wurden [82] . Beide Größen hingen deutlich von Durchmesser und
Abstand der Quartzsäulen ab.
Von Huang et al. wurde eine Nanostrukturierung mit Integrin-spezifischen Peptiden auf
bioinerten Polyethylenglykol-Substraten vorgestellt [83] . Diese Strukturierung führte dazu,
dass Osteoblasten darauf eine deutlich reduzierte Zelladhäsion zeigten, sobald der Abstand
zwischen den Strukturen 70 nm überschritt. Eine Studie von Lee et al. zum Wachstum von
Fibroblasten und verschiedenen Endothelzellen auf Nanostäben aus Zinkoxid (ZnO) zeigte
ebenfalls eine stark verminderte Adhäsion der Zellen auf den Nanostrukturen gegenüber
planarem ZnO. Überdies waren die wenigen adhärierten Zellen nicht überlebensfähig, da
keine Fokalkontakte, Stressfasern und Lamellopodien auf den Nanostäben gebildet werden
konnten, wie Abb. 3.23(a) zeigt [84] .
Auch für Neuronen auf Nanostrukturen aus Polymethylmethacrylat (PMMA), die mittels
Nanoimprinting hergestellt wurden, liegen bereits Untersuchungen von Johansson et
al. vor. Hierbei zeigte sich zum einen, dass Neuronen ein Wachstum an Kanten und auf