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Beta-Trikalziumphosphat (β-TCP)

Beta-Trikalziumphosphat (kurz β-TCP) ist ein synthetisch hergestelltes, resorbierbares Knochenersatzmaterial mit der chemischen Zusammensetzung Ca₃(PO₄)₂. Es zählt zu den alloplastischen (im Labor gefertigten) Materialien und wird in der Zahnmedizin zum Knochenaufbau eingesetzt – z.B. im Zusammenhang mit Implantatbehandlungen.
Die Besonderheit von β-TCP ist, dass es im Körper schrittweise abgebaut und dabei durch körpereigenen Knochen ersetzt wird. Damit unterscheidet es sich grundlegend von dem kaum resorbierbaren Hydroxylapatit und ergänzt die Gruppe der Knochenersatzmaterialien um eine gut abbaubare Variante.

Chemische Zusammensetzung und Kristallstruktur

Trikalziumphosphat gehört zur Gruppe der Kalziumphosphate, also jener Mineralverbindungen, aus denen auch der anorganische Anteil von Knochen und Zähnen aufgebaut ist. Seine Summenformel lautet Ca₃(PO₄)₂; das molare Verhältnis von Kalzium zu Phosphat beträgt 1,5. Dieser Wert liegt niedriger als beim Hydroxylapatit (Verhältnis rund 1,67) – und genau diese Zusammensetzung macht das Material chemisch löslicher und damit im Körper besser abbaubar. Weil Trikalziumphosphat dem Knochenmineral chemisch nahesteht, gilt es als gut verträglich (biokompatibel) und wird nicht als Fremdkörper abgestoßen.

Trikalziumphosphat kann in verschiedenen Kristallformen vorliegen. Die beiden für die Medizin wichtigen sind die α-Phase und die β-Phase. Beide haben dieselbe chemische Formel, unterscheiden sich aber im Aufbau ihres Kristallgitters und werden bei unterschiedlichen Temperaturen gebildet: Die β-Phase entsteht bei niedrigeren Temperaturen und geht bei starker Erhitzung in die α-Phase über. Für den zahnärztlichen Einsatz wird die β-Phase bevorzugt, weil sie unter Körperbedingungen kontrollierter und langsamer abgebaut wird als die deutlich löslichere α-Phase. Wenn im klinischen Sprachgebrauch von „TCP“ die Rede ist, ist daher fast immer das Beta-Trikalziumphosphat gemeint.

Kalziumphosphat-Keramiken auf Basis von Trikalziumphosphat und Hydroxylapatit gehören zu den am längsten und am besten untersuchten synthetischen Knochenersatzmaterialien und werden seit Jahrzehnten sowohl in der Zahnmedizin als auch in der Orthopädie verwendet. Ihre gute Verträglichkeit erklärt sich daraus, dass die Abbauprodukte – Kalzium- und Phosphat-Ionen – natürliche Bestandteile des Körpers sind, die in den normalen Mineralstoffwechsel eingehen und keine dauerhaften Fremdstoffe hinterlassen.

Resorbierbarkeit und knöcherner Umbau

Die wichtigste Eigenschaft von β-TCP ist seine Resorbierbarkeit. Nach dem Einbringen in einen Knochendefekt dient das Material zunächst als Leitgerüst, an dem körpereigene Zellen entlangwachsen können (Osteokonduktion). Gleichzeitig wird das β-TCP durch körpereigene Prozesse – teils durch Auflösung, teils durch die Aktivität knochenabbauender Zellen – nach und nach zersetzt. Im Idealfall verläuft dieser Abbau parallel zur Bildung von neuem Knochen, sodass das Ersatzmaterial Schritt für Schritt durch echten Alveolarknochen ersetzt wird. Am Ende soll idealerweise kein Fremdmaterial mehr vorhanden sein, sondern vitaler, belastbarer Eigenknochen.

Wie schnell β-TCP abgebaut wird, lässt sich über die innere Struktur des Materials beeinflussen. Maßgeblich sind die Porosität, die Größe der Granulatpartikel und die daraus resultierende Oberfläche, an der körpereigene Flüssigkeit und Zellen angreifen können: Ein feinporiges Material mit großer Oberfläche wird tendenziell rascher aufgelöst als ein dichtes, grobkörniges. Über die Herstellung lassen sich diese Parameter gezielt einstellen, sodass das Abbauverhalten in gewissem Rahmen an die jeweilige Behandlungssituation angepasst werden kann.

Genau hier liegt der zentrale Gegensatz zum Hydroxylapatit: Hochkristallines Hydroxylapatit wird kaum abgebaut und bleibt über Jahre als volumenstabiles Gerüst erhalten, während β-TCP deutlich schneller resorbiert wird. Beide Prinzipien haben ihre Berechtigung – das eine sichert langfristige Konturstabilität, das andere strebt den vollständigen Umbau in Eigenknochen an. Um die Vorteile zu verbinden, werden häufig biphasische Kalziumphosphate (BCP) eingesetzt: Mischungen aus Hydroxylapatit und β-TCP, bei denen sich über das Mischungsverhältnis einstellen lässt, wie schnell das Material abgebaut wird und wie lange es das aufgebaute Volumen stützt.

Eigenschaft	β-Trikalziumphosphat	Hydroxylapatit	Biphasisch (BCP)
Chemische Formel	Ca3(PO4)2	Ca10(PO4)6(OH)2	Mischung aus HA und β-TCP
Ca/P-Verhältnis	1,5	rund 1,67	dazwischen
Resorbierbarkeit	Deutlich schneller	Kaum / sehr langsam	Abgestuft, einstellbar
Rolle im Gewebe	Wird durch Eigenknochen ersetzt	Dauerhaftes Leitgerüst	Kombination beider Prinzipien

Darreichungsformen

β-Trikalziumphosphat steht in mehreren Verarbeitungsformen zur Verfügung, die sich nach der jeweiligen Defektsituation richten. Am gebräuchlichsten ist poröses Granulat, dessen offene Porenstruktur das Einwachsen von Gefäßen und Zellen fördert. Darüber hinaus gibt es vorgeformte Formkörper und Blöcke für größere, formstabile Defekte, knetbare Pasten (Putty), die sich gut an die Defektform anpassen lassen, sowie injizierbare, selbsthärtende Zemente, die in flüssiger Form eingebracht werden und erst im Defekt aushärten. Die Wahl der Darreichungsform beeinflusst neben der Handhabung auch die Oberfläche und Porosität – und damit, wie schnell das Material umgebaut wird.

Anwendungsgebiete

In der Zahn- und Implantatmedizin wird β-TCP überall dort eingesetzt, wo fehlender Knochen ergänzt oder erhalten werden soll. Ein häufiges Einsatzgebiet ist die Auffüllung eines leeren Zahnfachs unmittelbar nach einer Zahnentfernung, um den Knochenkamm zu erhalten (Socket Preservation beziehungsweise Ridge Preservation). Weiter kommt das Material beim Aufbau des seitlichen Oberkiefers zum Einsatz, wenn der Boden der Kieferhöhle angehoben wird (Sinuslift), sowie bei der Behandlung von Knocheneinbrüchen rund um Zähne (parodontale Defekte) oder um Implantate (peri​implantäre Defekte). Häufig wird es dabei im Rahmen einer Augmentation oder einer gesteuerten Knochenregeneration (GBR) verwendet und mit einer Kollagenmembran abgedeckt, die das Gerüst vor einwachsendem Weichgewebe schützt.

Ziel des Knochenaufbaus ist in vielen Fällen, ein ausreichendes und stabiles Knochenlager für ein späteres Implantat zu schaffen, damit dieses fest einheilen kann (Osseointegration). Systematische Übersichtsarbeiten zur Kammerhaltung nach Zahnentfernung zeigen, dass ein Auffüllen des Zahnfachs mit Knochenersatzmaterialien – auch alloplastischen wie β-TCP – den natürlichen Knochenabbau nach dem Zahnverlust vermindern kann. Die genaue Wahl des Materials richtet sich nach der Defektgröße, dem gewünschten Umbauverhalten und der Einschätzung der behandelnden Zahnärztin oder des Zahnarztes.

Eigenschaften und Grenzen

β-Trikalziumphosphat wirkt osteokonduktiv: Es leitet den Knochen als Gerüst, regt die Knochenbildung aber nicht aktiv an (es ist nicht osteoinduktiv). Neuer Knochen entsteht also nur dann, wenn das umgebende Gewebe gut durchblutet ist und körpereigene knochenbildende Zellen einwandern. Deshalb hängt der Erfolg eines Aufbaus mit β-TCP stark von der Defektsituation und der Blutversorgung ab.

Zu den Grenzen des Materials gehört seine begrenzte mechanische Belastbarkeit: Wie die meisten Kalziumphosphat-Keramiken ist β-TCP spröde und eignet sich nicht, um allein tragende, unter Druck stehende Bereiche zu überbrücken – es dient als Füllmaterial, nicht als lasttragende Stütze. Eine weitere Herausforderung ist das Timing des Abbaus: Wird das Material schneller resorbiert, als neuer Knochen nachgebildet werden kann, geht ein Teil des gewünschten Volumens verloren, bevor stabiler Eigenknochen entstanden ist. Genau aus diesem Grund werden bei Situationen, die eine längerfristige Volumenstabilität erfordern, oft biphasische Mischungen mit einem langsamer abbaubaren Hydroxylapatit-Anteil bevorzugt.

Um diese Grenzen auszugleichen, wird β-TCP in der Praxis häufig nicht allein, sondern in Kombination eingesetzt – etwa gemischt mit körpereigenem Knochen, der lebende Zellen und knochenbildende Signalstoffe beisteuert, oder in Verbindung mit einer Barrieremembran, die den Aufbaubereich während der Einheilung schützt. Wie lange der Umbau zu Eigenknochen dauert, lässt sich nicht pauschal angeben: Der Zeitraum hängt von der Größe und Lage des Defekts, der Durchblutung, dem verwendeten Produkt und individuellen Faktoren der Patientin oder des Patienten ab. Deshalb legt die Behandlerin oder der Behandler den Zeitpunkt für eine spätere Implantation anhand des klinischen und röntgenologischen Befundes im Einzelfall fest.

Einordnung in die Knochenersatzmaterialien

β-TCP ist nur eines von vielen Knochenersatzmaterialien. Grundsätzlich werden diese nach ihrer Herkunft in vier Klassen eingeteilt. Körpereigener Knochen (autolog, etwa aus einer anderen Kieferregion) gilt als Goldstandard, weil er nicht nur ein Gerüst bildet, sondern selbst lebende knochenbildende Zellen enthält. Aufbereiteter menschlicher Spenderknochen wird als Allograft (allogen) bezeichnet, von tierischem Ursprung – meist Rind – stammendes Material als Xenograft (xenogen). β-TCP gehört zur vierten Gruppe, den synthetischen oder alloplastischen Materialien, die vollständig im Labor hergestellt werden. Zu dieser Gruppe zählen neben β-TCP auch Hydroxylapatit, biphasische Kalziumphosphate und bestimmte Biogläser.

Klasse	Herkunft	Beispiele	Besonderheit
Autolog	Körpereigener Knochen des Patienten	Knochenblock aus dem Kieferwinkel	Goldstandard, enthält lebende Zellen
Allogen	Aufbereiteter menschlicher Spenderknochen	Allograft-Präparate	Kein zweiter Eingriff am Patienten nötig
Xenogen	Tierischer Ursprung (meist Rind)	Xenograft-Präparate	Mineralisches Leitgerüst, kaum resorbierbar
Alloplastisch	Synthetisch im Labor hergestellt	β-TCP, Hydroxylapatit, biphasisch	Kein Spendergewebe, Eigenschaften steuerbar

Kosten und Kassenleistung

β-Trikalziumphosphat ist ein Material und keine eigenständige zahnärztliche Leistung – es besitzt daher keine eigene GOZ-Gebührenziffer. Kosten entstehen über die Behandlung, in deren Rahmen das Material verwendet wird: über die zahnärztlichen Positionen für den Knochenaufbau oder die Implantation sowie über die Materialkosten des jeweiligen Präparats, die als Auslagen gesondert berechnet werden. Diese Kosten sind bei Erwachsenen in der Regel eine Privatleistung und werden von der gesetzlichen Krankenversicherung üblicherweise nicht übernommen. Eine detaillierte Aufschlüsselung der Kostenlogik für den Knochenaufbau findet sich in den Beiträgen zum Knochenersatzmaterial sowie zur Augmentation, in denen auch der Ablauf des Eingriffs ausführlich beschrieben ist.

Literatur

Quellen und weiterführende Literatur

• Bohner M, Le Gars Santoni B, Döbelin N. β-tricalcium phosphate for bone substitution: Synthesis and properties. Acta Biomaterialia. 2020. doi:10.1016/j.actbio.2020.06.022
• Jeong J, Kim JH, Shim JH, Hwang NS, Heo CY. Bioactive calcium phosphate materials and applications in bone regeneration. Biomaterials Research. 2019. doi:10.1186/s40824-018-0149-3
• Sheikh Z, Najeeb S, Khurshid Z, Verma V, Rashid H, Glogauer M. Biodegradable Materials for Bone Repair and Tissue Engineering Applications. Materials. 2015. doi:10.3390/ma8095273
• LeGeros RZ. Calcium Phosphate-Based Osteoinductive Materials. Chemical Reviews. 2008. doi:10.1021/cr800427g
• LeGeros RZ. Biodegradation and bioresorption of calcium phosphate ceramics. Clinical Materials. 1993. doi:10.1016/0267-6605(93)90049-d
• Bucholz RW, Carlton A, Holmes RE. Hydroxyapatite and Tricalcium Phosphate Bone Graft Substitutes. Orthopedic Clinics of North America. 1987. doi:10.1016/s0030-5898(20)30395-3
• De Risi V, Clementini M, Vittorini G, Mannocci A, De Sanctis M. Alveolar ridge preservation techniques: a systematic review and meta-analysis of histological and histomorphometrical data. Clinical Oral Implants Research. 2013. doi:10.1111/clr.12288

Aktualisiert am: 3. September 2026

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