Fortbildung: Toxikologie und Allergologie

Aspekte der Titanverträglichkeit

Der vorliegende Beitrag ergänzt den Fortbildungsteil aus zm 24/2016 mit dem Aspekt eines weiteren, in den Organismus eingebrachten „Fremdkörpers“. Die Autoren diskutieren Titan, das allgemein als inert gilt und die Reaktionen des umliegenden Gewebes darauf. Ihr Fazit: Eine Titanallergie ist bislang nicht belegt, Unverträglichkeiten sind jedoch durchaus beschrieben.

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© Iglhaut

Abbildung 1: Beispiele der Titanexposition des Organismus © Thomas
Abbildung 2: Ausgewählte Einflussfaktoren für eine periimplantäre Entzündung Quelle klinische Abbildung: PD Dr. G. Iglhaut
Prof. Dr. med. Peter Thomas 1985 Approbation in München, 1986 Amerikanisches Staatsexamen, 1987 Promotion, ab 1990 Uniklinik München, Dermatologie, 1995 Facharzt (mit Allergologie und Umweltmedizin), 2000 Habilitation, 2006 apl. Professur. Forschungsschwerpunkt: Mechanismen der (Metall-) Implantatallergie (Betreuung einer Spezialsprechstunde, Forschungsvorhaben zu Entzündungsmechanismen bei Implantatallergie, Referenzallergologe (AG11) der Deutschen Orthopädischen Gesellschaft und der Deutschen Gesellschaft für Implantologie (DGI)) © privat

Titan ist ein metallisches Element und findet sich an Position 22 im Periodensystem. Es ist das allgemein siebthäufigste Metall [Barksdale, 1968]. Die wichtigste Verbindung mit bis zu 95 Prozent des global verwendeten Titans ist das TiO2. Es ist weit verbreitet in Form von Mikro- beziehungsweise Nanopartikeln in Verbrauchsgütern, zum Beispiel in Kosmetikartikeln oder auch in Lebensmitteln, um beispielsweise UV-Schutz oder Weißfärbung zu vermitteln. Als typische Titandosis über Lebensmittelaufnahme wird für einen erwachsenen US-Amerikaner der Wert von 1 mg Titan / kg Körpergewicht / Tag angegeben [Weir, 2012].

Titan kommt ebenso in leichten Legierungen zum Einsatz, die eine hohe Korrosionsbeständigkeit und Biokompatibilität aufweisen müssen. Aus diesen Gründen werden Titanlegierungen oder auch Reintitan in vielen metallischen Implantaten verwendet [Fage, 2016]. Die hierbei häufigsten Formen sind die TiAl6V4-Legierung beziehungsweise Reintitan. Wichtig hierbei ist zu wissen, dass auch das sogenannte „Reintitan“ Verunreinigungen durch andere Metalle wie zum Beispiel Nickel enthalten kann [Harloff, 2010]. Insgesamt findet in der Mundhöhle Titanexposition über Zahnpasta, Lebensmittel und dentale Titanimplantate statt.

Titanmaterialien im Bereich der Osteosynthese

Ursprünglich wurden nur Osteosynthesematerialien aus rostfreiem Edelstahl (V4A-Stahl) nach ISO 5832–1 verwendet. Zu deren Hauptanteil Eisen kommen noch etwa 18 Prozent Chrom, etwa 15 Prozent Nickel und rund 3 Prozent Molybdän. Dieser Implantat-Edelstahl ist allerdings nicht korrosionsfrei. Obwohl er an sich durch eine Passivschicht geschützt ist, können Reibung an den Schraubenlöchern, Bewegung bei Lockerung, das  pH-Absinken im Wundmilieu oder auch direkte zelluläre Effekte zur Freisetzung löslicher Produkte führen. Deswegen bildet sich oft eine bindegewebige „Kapsel“ aus – manchmal mit seröser Flüssigkeit. In diesem Umfeld könnten Korrosionsprodukte auch eine allergische Sensibilisierung oder Infektentstehung erleichtern.

Ab den 1980er-Jahren wurde von verschiedenen Arbeitsgruppen [Arens, 1996; Gerber, 1980] im Zellkultur- und Tierversuch der vergleichsweise toxische und wachstumshemmende Effekt von verschiedenen Metallen, darunter Eisen, Chrom und Nickel, im Gegensatz zur hohen „Verträglichkeit“ von Reintitan beschrieben.

So wurden dementsprechend vor allem in Europa Titan und seine Legierungen vermehrt bei Osteosynthese eingesetzt. Neben der vergleichsweise geringeren periimplantären „Gewebereaktion“ werden auch die selteneren Artefakte und der geringere Ferromagnetismus durch Titan in der Kernspintomografie als Vorteile genannt. Dazu kommt das bessere Elastizitätsmodul, wodurch bei ähnlichen Belastungen Reintitan fast zweimal elastischer als Stahl erscheint. Ein „knochenähnlicheres“ Schwingen sollte prinzipiell eine bessere Frakturheilung ermöglichen [Gyaneshwar, 2016].

Von orthopädisch-chirurgisch tätigen Kollegen wird andererseits berichtet, dass bei Titanimplantaten mehr Schraubenbruch-Gefahr besteht – beispielsweise beim Festziehen oder noch eher bei Metallentfernung.


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