Nanostrukturen weisen Weg in die Zukunft

Im Knochen verankerte Titanimplantate sind ein solides Fundament für Zahnersatz. Der MKG-Chirurg Prof. Dr. Dr. Wilfried Wagner, Mainz, skizzierte beim 25. DGI-Kongress in Dresden den Weg von der Entdeckung der Osseointegration bis heute. Aktuell wird erforscht, wie sich Proteine effektiv an Implantate ankoppeln und Zellen zur Knochensynthese anregen lassen. Nanostrukturen könnten dabei eine Schlüsselfunktion übernehmen. Der schwedische Orthopäde Per Ingvar Brånemark entdeckte das Phänomen der Osseointegration von Titan im Jahr 1952, also vor 60 Jahren. Er definierte seine Entdeckung als strukturellen und funktionellen Verbund zwischen (…) Knochen und der Oberfläche eines belasteten Implantats. Dieser folgt der primären Stabilisierung, die zum Beispiel durch eine geeignete Gewindegestaltung und die Präparation des Knochenlagers erreicht wird. Die Oberfläche von Brånemarks geschlossen einheilenden Titanschrauben war maschiniert, also weitgehend glatt. Die im Jahr 1976 von André Schroeder vorgestellten transgingivalen ITI-Hohlzylinder-Implantate hatten eine additive Titan-Plasmaspray-Beschichtung. Aktueller Standard sind dagegen ablativ, also abtragend behandelte Oberflächen mit definierter Rauigkeit im Submikron-Bereich. Diese wirken hydrophil und fördern die Anlagerung knochenbildender Zellen. Wie eine Arbeitsgruppe unter Beteiligung von Wagners Abteilung nachweisen konnte, tragen diese Oberflächen außerdem in unterschiedlichem Ausmaß dazu bei, dass Vorläuferzellen zu Osteoblasten reifen und Schlüsselfaktoren für die knöcherne Einheilung synthetisiert werden. Wie Wagner berichtete, hätte Per Ingvar Brånemark für das Jahr 2011 in einer Vorschau auf mögliche Weiterentwicklungen eine „biologische“ Zeit angekündigt. Aktuelle Forschungsziele sind laut Wagner osteo-induktive, adhäsive und antiinfektiöse Eigenschaften. Diese und andere Methoden sollen die Osseointegration schneller und damit sicherer machen, was vor allem bei schwachem Knochen und Risikopatienten relevant sein kann. So tragen experimentelle Oberflächen Signalmoleküle für die gezielte Anlagerung von Proteinen. Antiinfektiöse Effekte werden hingegen interessanterweise nicht durch aufgetragene Wirkstoffe, sondern wiederum durch Nanostrukturierung erreicht. Wagner schlussfolgerte, dass die Zukunft biologischen Modifikationen, aber auch physikalisch oder chemisch wirksamen Nanostrukturen gehören könnte. (Autor: Dr. med. dent. Hermann Koch, Freising für die DGI)