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Although bone morphogenic protein (BMP)-2 is known to potently induce osteogenic differentiation of human mesenchymal stem cells, strong individual differences have been reported. In part, this is due to internal antagonists of BMP-2 for example, noggin and chordin, secreted by differentiating cells. This enabling study was performed to prove the hypothesis that osteogenic effects of BMP-2 can be improved by transient nonviral gene silencing of chordin. We investigated the effect of siRNA against chordin on osteogenic differentiation in human adipose tissue-derived stromal cells (hASC). Cells of two different donors were isolated after liposuction and proliferated for passage 4 or 5. On seeding, hASCs were transfected with siRNA using a commercial liposomal transfection reagent. Subsequently, cells were differentiated in the presence or absence of BMP-2 (100 ng/mL). Noncoding siRNA as well as siRNA against noggin served as a control. Osteogenic differentiation of hASC was determined by alkaline phosphase (ALP) activity and matrix mineralization. ALP activity of hASC treated with siRNA against chordin was increased for cells of both donors. In contrast, silencing of noggin had no effect in any of the donors. In combination with BMP-2, silencing of either chordin or noggin showed strongly improved ALP activity compared with the control group that was also supplemented with BMP-2. Mineralization was observed to start earlier in groups that received siRNA against chordin or noggin and showed increased amounts of incorporated calcium on day 15 compared with the control groups. Silencing chordin in hASCs was successful to increase BMP-2 effects on osteogenic differentiation in both donors, while effects of noggin silencing were reliably observed only in one of the two investigated donors. In contrast to noggin silencing, chordin silencing also increased osteogenic differentiation without supplemented BMP-2.

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Raman‐Spektroskopie ist eine Standard‐Methode zur strukturellen Charakterisierung ultra‐dünner (<10 nm) amorpher Kohlenstoffschichten, die als Korrosions‐ und tribologische Schutzschichten in der Magnetspeichertechnologie eingesetzt werden. Sie basiert auf der inelastischen Streuung von monochromatischem Licht an Molekülen und liefert wertvolle Informationen über die Bindungsstruktur der Schichten.Das Raman‐Spektrum amorpher Kohlenstoffe ist im wesentlichen durch zwei Schwingungsmoden (D‐ und G‐Peak) im Bereich von 1350 cm‐1 – 1600 cm‐1 gekennzeichnet, deren Position und Intensität zur Analyse der Kohlenstoffbindung verwendet werden. Bei den hier vorgestellten Untersuchungen an ultra‐dünnen Kohlenstoffschichten, die bei grünem (λgrün = 514.5 nm) und ultraviolettem (λUV = 244 nm) Laserlicht stattfanden, wurde die Abhängigkeit des G‐Peaks von der einfallenden Wellenlänge (G‐Dispersion) zur Bindungscharakterisierung ausgenutzt. Dabei bedeutet eine hohe G‐Dispersion eine starke dreidimensionale Vernetzung der Kohlenstoffschicht und einen entsprechend hohen sp3‐Gehalt.Aufgrund des Hysterese‐Effektes, der zur Folge hat, dass sich zwei Raman‐Spektren ähneln können, obgleich die jeweiligen Kohlenstoffschichten ganz verschiedene Strukturen besitzen, sind diese Informationen bei reinen Einwellenlängen‐Untersuchungen nicht zugänglich. Die hier vorgestellte Duale‐Methode umgeht den Hysterese‐Effekt und ermöglicht durch Korrelationen mit den Ergebnissen verschiedener Analyseverfahren eine qualitative Abschätzung des sp3‐Gehaltes und der Massendichte beliebiger Kohlenstoffsysteme. Darüberhinaus bietet eine ramanspektroskopische Untersuchung im UV‐Bereich die Möglichkeit einer Stickstoffquantifizierung der Schutzschichten. Hierzu dient die relative Intensität einer Bande bei 2200 cm‐1 als Maß für den Stickstoffgehalt.Der große Vorteil der Raman‐Spektroskopie ist die Schnelligkeit der Methode. Die reine Messzeit beträgt maximal 1.5 min, weshalb sie sich hervorragend als Methode zur Prozeßkontrolle und Prozessoptimierung eignet. Außerdem ist sie eine zerstörungsfreie Technik, so dass die untersuchten Magnetspeicherplatten und ‐köpfe nach einer raman‐spektroskopischen Analyse unbeschadet weiter verwendet werden können.

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