Implantatoberflächen

Rauigkeit und Topografie sind entscheidend

Die Bearbeitung der Implantatoberfläche gilt als wichtiges Kriterium für eine sichere Knochen- und Weichgewebsanlagerung an das Implantat. Die richtige Mischung aus Rauigkeit und Topografie der Implantatoberfläche ist vor allem für die Sekundärstabilität entscheidend.

Gahlert/Straumann

Abbildung 1a. Astra-Tech-Implant-System bei Eingliederung: Unite-Implantate, adiologische Kontrolle nach einem Jahr ... Fotos 1a bis 1b: Imburgia/Dentsply Implants
Abbildung 1b : … und nach neun Jahren Fotos 1a bis 1b: Imburgia/Dentsply Implants
Abbildung 2a: Ausgangssituation Fotos 2a bis 2d: Gahlert/Straumann
Abbildung 2b: Extraktion Fotos 2a bis 2d: Gahlert/Straumann
Abbildung 2d: Keramikimplantat Pure nach zwölf Monaten. Fotos 2a bis 2d: Gahlert/Straumann
Abbildung 3a: Ausgangssituation Fotos 3a bis 3c: Ponte/Dentsply Implants
Abbildung 3b: Röntgenbild bei Eingliederung der Prothetik auf XiVe Fotos 3a bis 3c: Ponte/Dentsply Implants
Abbildung 3c: Follow-up nach sieben Jahren Fotos 3a bis 3c: Ponte/Dentsply Implants
Abbildung 4a: Gleichmäßig verteilte Rauigkeit der TiPure-Plus-Oberfläche (Rauigkeitsverteilung gemessen mittels 3-DKonfokalmikroskop): dunkel – tiefer liegende Bereiche der Oberfläche, hell – höher liegende Bereiche der Oberfläche Fotos 4a bis 4b: große Holthaus/ego Implant Systems
Abbildung 4b: Typische Topografie der TiPurePlus Oberfläche mit Ätzwaben und -grübchen. Fotos 4a bis 4b: große Holthaus/ego Implant Systems
Abbildung 5a: Histologisches Bild mit jungem Knochen (NB, new bone) mit Osteoid- Element, der in das und auf der Oberfläche von Trabecular-Metal-Material (TM) wächst, nach zwölf Wochen bei einem Menschen (Hämatoxylin und Eosin) Fotos 5a bis 5c: Zimmer Dental
Abbildung 5b: Bildung von neuem Knochen (NB, new bone) und Mark (M) in Kontakt mit der MTX-Oberfläche und trabekulärem Knochen (T) beim Schaf: Osteoblasten/Osteoid (weiße Pfeile) befinden sich im Prozess der Bildung von neuem Knochen (Toluidinblau). Fotos 5a bis 5c: Zimmer Dental
Abbildung 5c: Das Histologiebild zeigt neuen Knochen (NB, new bone) und Osteoblasten/Osteoid (weiße Pfeile) in Kontakt mit der MP-1-HA-beschichteten Oberfläche beim Schaf (Toluidinblau, basisches Fuchsin). Fotos 5a bis 5c: Zimmer Dental
Abbildung 6: Kontaktosteogenese (Knochenwachstum) an der Osseotite-Oberfläche Foto: Biomet 3i

Für die Oberflächenstrukturierung stehen verschiedene Techniken zur Verfügung. Das Spektrum reicht von additiven Verfahren (Titanplasmabeschichtung, Hydroxylapatit) über subtraktive Techniken (Sandstrahlung, Ätzung, spezielle Laserbehandlung) bis hin zu mikrostrukturierten Oberflächen. 

Implantatoberflächen

Strahlen und anschließendes Ätzen führt zu einer mikrorauen Oberfläche. Und diese Oberfläche ist derzeit en vogue. „Im Vergleich zu einer maschinierten Oberfläche besitzt die mikroraue eine deutlich vergrößerte Anlagerungsfläche“, wie Dr. Volker Biehl, Director Research Development bei Dentsply Implants, erklärt. Als Beispiel führt er die Friadent-plus-Oberfläche und die mikroraue OsseoSpeed-Oberfläche an, deren „Benetzungseigenschaften für die initiale Phase der Knochenheilung maßgeschneidert“ seien. Auch der Bremer Implantathersteller Bego Implant Systems schwört auf gestrahlt-geätzte Implantatoberflächen, „die sich sehr gut universell einsetzen“ ließen.

„Doch unabhängig von der Art der Bearbeitung kommt es auch auf die Reinheit der Implantatoberfläche an“, betont der Leiter Oberflächentechnik, Dr.-Ing. Marzellus große Holthaus. Rückstände der Fertigungsprozesse, beispielsweise Strahlmittel oder Säure, – das dürfe nicht sein. Bego Implant Systems ätzt Implantatoberflächen deshalb mit hochreiner Säure und wendet in seiner validierten Prozesskette ein mehrstufiges automatisiertes Reinigungsverfahren an. Das löse Restanteile des Strahlmittels aus der Oberfläche heraus, Ergebnis laut große Holthaus: „mindestens 98 Prozent Titan an der Oberfläche“.

Beschichtung: Pro und Contra

Für eine Synergie verschiedener Oberflächenbehandlungsmethoden plädiert Biomet 3i Deutschland. Geschäftsführerin Krista Strauß: „Biomet 3i bevorzugt die Kombination von Abstrahlen mit Calciumphosphatpartikeln, doppelter Säureätzung und der Auflagerung von Hydroxylapatit-Kristallen. Hiermit rauen wir die Implantatoberfläche in drei verschiedenen Stufen auf.“ Die Firma habe 1996 die erste aufgeraute Implantatoberfläche auf den Markt gebracht, „die mit einer subtraktiven Methode, also der doppelten Säureätzung, erzielt wurde“. Diese Oberfläche biete eine Rauigkeit zwischen 1 und 3 µm.

Straumann setzt ebenfalls aufs Ätzen und Strahlen, vom Beschichten hält man im Baseler Hauptquartier aber wenig. „Jede Beschichtung weist eine zusätzliche Schwachstelle an der Grenzfläche auf. Wir bieten deshalb zwei Varianten rauer Oberflächen an“, erläutert Dr. Christoph Appert, Head of Research im Institut Straumann. Das heißt für die Straumann-SLA-Oberfläche: Durch eine grobe Sandstrahlung wird eine Makrorauheit auf der Implantatoberfläche generiert. Darauf folgt eine Säureätzung, die eine Mikrorauheit erzeugt.

Die aktuelle Oberflächengeneration von Straumann, die SLActive-Oberfläche, zeichnet sich durch eine chemisch aktive und hydrophile Oberfläche aus. Es wird ebenfalls sandgestrahlt und mit Säure geätzt. Allerdings wird die Aufarbeitung unter Schutzgas vorgenommen und das Implantat in Flüssigkeit gelagert. Für SLA-Implantate gibt es Zehnjahresdaten mit sehr guten Erfolgs- und Überlebensraten, für SLActive stehen Fünfjahresdaten zur Verfügung.

„Anodische Oxidation“, „Titanoxid“ – das sind die Stichworte für die Nobel-Biocare-Oberfläche. Favorisiert wird das den additiven Verfahren zuzurechnende TiUnite, ein Titanoxid, das sich mittels Anodisierung durch Funkenentladung in einem phosphathaltigen Elektrolyt zu einem osseokonduktiven keramischen Biomaterial als poröse Oberfläche mittlerer Rauigkeit entwickelt. „Die klinische Wirksamkeit und Sicherheit wurde bisher in mehr als 275 wissenschaftlichen Publikationen mit mehr als 42.000 Implantaten und 13.000 Patienten in allen Indikationen und Belastungsprotokollen belegt. Zudem sind mehr als 900 internationale peer-reviewed Publikationen zu unserer Oberfläche veröffentlicht worden“, sagt Dr. Stefan Holst, Global Head Research Science bei Nobel Biocare.

Nobel Biocare setzt seit 2000 auf die TiUnite-Oberfläche. Sie ist in klinischen Studien dokumentiert. Neben einer Vielzahl von Studien, die den erfolgreichen klinischen Einsatz über fünf Jahre und mehr dokumentieren, beträgt das längste klinisch kontrollierte Follow-up zwölf Jahre. Die Überlebensraten sind mit bis zu 100 Prozent hoch, und der marginale Knochen verbleibt nach einer initialen Umbauphase stabil.

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