Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Osseodisintegration enossaler Implantate mit biophysikalischen Methoden

Die dentale Implantologie ist ein weltweiter Markt mit Umsätzen in Milliardenhöhe. Der Markt der osseointegrierten, traumatologischen oder orthopädischen, enossalen Implantate ist weit größer. Man kann die Osseointegration als die Schlüsseltechnologie der enossalen Implantologie bezeichnen. Allerdings ist die Osseointegration bisher irreversibel. Ein Verfahren, mit dem die Reversibilität der Osseointegration erreicht werden kann, wäre ein Meilenstein in der Implantologie.

Die intentionelle Osseodisintegration enossaler Implantate mit biophysikalischen Verfahren stellt im Vergleich zu bisherigen, traumatischen Methoden eine vielversprechende Alternative dar. Der hier verfolgte Ansatz besteht in der optimierten Temperierung des Implantats, durch die die Verbindung an der Grenzfläche des Implantats zum Knochen gelöst wird. Durch die Lösung der strukturellen und funktionellen Verbindung sollte die Reversibilität erreicht und damit das Implantat mit geringen Kräften herausgeschraubt werden können.

Dazu muss zunächst eine Methodik zur gezielten Temperierung entwickelt werden. Danach wird der thermische Einfluss auf das Implantat/Knochen/Interface mit Hilfe von generischen und später realen Implantatgeometrien am Schweinekiefer und am Kleintiermodell in vivo untersucht. Im weiteren Projektverlauf werden die numerisch/theoretischen und experimentellen Erkenntnisse zusammengeführt und die Erkenntnisse am Großtiermodell in vivo verifiziert. Zuletzt erfolgt die Entwicklung eines standardisierten Verfahrens für die Berechnung der zeitlichen u. örtlichen Temperaturverteilung im System Heizelement/Implantat/Knochen. Im Zuge dieses Vorhabens sollen die Verfahren erprobt u. optimiert werden. Die zu entwickelnden Demonstratoren sollen Geräteherstellern als Grundlage für die technische Umsetzung dienen. Neben Patienten profitieren vor allem kleinere Hersteller von thermischen Quellen für Anwendungsnischen, Implantathersteller u. Zahnarztpraxen von der zu entwickelnden Technologie.

Ergebniszusammenfassung:

In diesem Projekt sollte ein innovatives Verfahren zur atraumatischen Osseodisintegration enossaler Implantate entwickelt werden.

Die intentionelle Osseodisintegration enossaler Implantate mit biophysikalischen Verfahren stellt im Vergleich zu den bisherigen, traumatischen Methoden eine vielversprechende Alternative dar. Der hier verfolgte Ansatz bestand in der Temperierung (Erwärmung oder Kühlung) des Implantats, wodurch die Verbindung an der Grenzfläche des Implantates zum Knochen gelöst wird.

Idealerweise soll nur eine möglichst dünne Knochenschicht an der Grenzfläche des Implantates zum Knochen denaturiert werden. Damit verlieren die Knochenzellen in der Grenzschicht ihre Fähigkeit zur strukturellen und funktionellen Verbindung mit der Implantatoberfläche. Um nur eine dünne Grenzschicht (< 500 µm) zu denaturieren ist es essentiell, dass das Implantat definiert und gleichmäßig erwärmt oder gekühlt wird. Damit kann die Reversibilität der Osseointegration erreicht werden. Sobald die strukturelle und funktionelle Verbindung zwischen Knochen und Implantat (Osseointegration) gelöst ist, kann das Implantat mit geringen Kräften herausgeschraubt werden.

Die Ergebnisse zeigen, dass es möglich ist, für die gängigsten Zahn-Implantat-Typen empirische, modellbasierte Auslegungs-Korrelationen für eine Temperierung zu erstellen. Die gezeigten Korrelationen können aber nur für Titan-Implantate in ähnlicher, wie der dargestellten und untersuchten Implantate eingesetzt werden. Die Untersuchung hat aber auch gezeigt, dass mit diesen hier dargestellten Temperierungsmethoden (Laser, elektrische Beheizung und Wasserbeheizung) eine schonende, lokal begrenzte, gleichmäßige Temperierung ohne eine thermische Schädigung des Knochens möglich ist. Aufbauend auf diesen Erkenntnissen können weiterführende Untersuchungen einen Beitrag zur Entwicklung kommerzieller Geräte zur Entfernung von Implantaten leisten.