11.07.2018

Innovation für Zahnimplantate: Wie ein Antibiotikum

Karlsruhe – Beschleunigung der Wundheilung und Schutz vor Bakterien – das verspricht eine Innovation des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) und von Experten für Zahnimplantate. Es handelt sich dabei um eine nanostrukturierte Oberfläche.

Titan gilt als Nonplusultra bei Zahnimplantaten. Doch ist es nicht vor Entzündungen gefeit, wie das KIT informiert. Haupteinfallstor für Bakterien ist das sogenannte Abutment, eine Art Stützpfeiler. An diesem Implantteil wächst das Zahnfleisch häufig nicht richtig an. „Dadurch können sich Taschen bilden, über die Bakterien bis zum Kieferknochen gelangen und dort Entzündungen hervorrufen können“, teilt das KIT mit. „In diesem Fall bleibt in der Regel nur die Entfernung des gesamten Implantats.“ Dieses potenzielle Problem will die Forschungsgruppe Biomedizinische Mikrotechnik (BioMEMS), die am Institut für Mikrostrukturtechnik (IMT) des KIT angesiedelt ist und von Prof. Andreas Gruber und Dr. Ralf Ahrens geleitet wird, beseitigen.
Die Forschungen basieren laut KIT auf einer beim Implantat-Spezialisten Abutments4life entwickelten Optimierung: Kaum haarbreite Rillen würden das Abutment umlaufen und die für die Wundheilung zuständigen Zellen in die richtige Richtung steuern. So könne die Wunde schneller verheilen. „An diesem System setzen wir an“, berichtet IMT-Wissenschaftler Patrick Doll. Bei der Weiterentwicklung stünden zwei Dinge im Fokus: Zum einen eine präzisere Strukturierung der Rillen für eine noch genauere Steuerung der Zellen und zum anderen die Suche nach der optimalen Nanooberfläche, die den Bakterien möglichst wenige Chancen zum Andocken bietet.
„Mit dem Elektronenstrahlschreiber hat Doll säulenförmige Strukturen mit einem Durchmesser von 100 Nanometern und einer Höhe von 500 Nanometern hergestellt, hieran Adhäsionsexperimente mit typischen Testkeimen wie S. aureus, E. coli oder P. aeruginosa durchgeführt und die Strukturen dabei immer wieder verändert“, teilt das KIT mit. „Dabei zeigte sich: Abhängig von Abstand und Anordnung der Säulen reduziert sich die Anhaftung der Bakterien und die Bildung eines Biofilmes verzögert sich.“ Den nachwachsenden Zellen bleibt demnach mehr Zeit, um die Wunde zu verschließen – ein Effekt, den ansonsten nur Antibiotika erzielen würden. Verfahren für die Übertragung auf Titan hätten die Wissenschaftler im Zuge des Projektes ebenfalls entwickelt. Nach der ersten Forschungsphase im Labor soll die präklinische Erprobung folgen.
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