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WISSENSCHAFT / KLINISCHE FORSCHUNG logo 41 • das CAMLOG Partner-Magazin • Dezember 2017 logo 41 • das CAMLOG Partner-Magazin • Dezember 2017 8 9 Bei der Wahl eines geeigneten Biomaterials spielen viele Faktoren eine Rolle. Die Reaktionen, die das eingesetzte Material auslöst, stehen im Zusammenhang mit der Biokompatibilität sowie chemischen, physikalischen und mechanischen Eigenschaften. Die Kombination dieser Eigenschaften und die Fähigkeit des Materials, körpereigene Gewebe zu augmentieren oder zu ersetzen, bestimmen seine Qualität. WISSENSCHAFT / KLINISCHE FORSCHUNG DIE SYNERGIE DER ELEMENTE: FUNKTIONALITÄT UND BIOKOMPATIBILITÄT VON BIOMATERIAL Struktur und Beschaffenheit des Biomaterials An der Kontaktfläche des Biomaterials und den humoralen sowie zellulären Kör- perbestandteilen laufen eine Vielzahl un- terschiedlicher Interaktionen ab, die durch die Topografie des Materials beeinflusst werden (Abb. 1). Knochen und Weichgewebe sind Struk- turen, die nicht einfach zu kopieren sind. Die Funktionalität eines Biomaterials resul- tiert aus der Summe seiner biologischen Interaktionen [1]. Trifft Funktionalität auf Biokompatibilität, so führt dies zu einem Biomaterial, das die Geweberegeneration wirksam unterstützt. Bei der Wahl eines Biomaterials ist die zentrale Frage, wie das implantierte Ma- terial mit den umgebenden Geweben interagiert. Gesinterte Knochenersatzma- terialien zum Beispiel neigen dazu, relativ schnell resorbiert zu werden [2]. Eine über- mäßig schnelle Resorption kann jedoch zu einer Schwächung des neu gebildeten Knochens führen, was Komplikationen zur Folge haben kann. Dagegen weisen MinerOss ® X und Mine- rOss ® XP eine langsame Resorptionsrate auf [3]. Diese lässt eine substanzielle Kno- chenneubildung zu. Aus biologischer Sicht sollte das ideale Knochenersatzmaterial die Bildung eines stabilen Blutkoagulums fördern, denn dann wird der Knochen durch Granulationsgewebe umwachsen. Dieser weiche Kallus wird im weiteren Ver- lauf zunächst zu Geflechtknochen und im letzten Schritt zu Lamellenknochen umge- baut. Schließlich und endlich sprechen wir vom sogenannten Remodelling [4]. Das Biomaterial sollte sowohl funktional als auch biokompatibel sein und den Hei- lungsprozess begünstigen. Aus klinischer Sicht muss das Knochenersatzmaterials daher mehrere Anforderungen erfüllen: • Maßgebliche Faktoren hinsichtlich des Materialeinsatzes als Knochenersatz sind die Porosität sowie die Porengröße und die Interkonnektivität. Das Material muss ein dreidimensionales Gerüst für die Bildung neuen Knochens bereitstellen. Die Eigenschaften des Gerüsts wieder- um beeinflussen den Erfolg des Knochen- ersatzes (Abb. 2). • Autogener Knochen ist weiterhin der Goldstandard, er ist aber mit höheren Kosten und längerer Behandlungszeit verbunden und erfordert oft einen zu- sätzlichen operativen Eingriff, was eine erhöhte Morbidität an der Entnahme- stelle nach sich ziehen kann. Potenzielle Komplikationen sollten reduziert werden [2,5]. • Weitere Aspekte sind die Handhabung des Materials – je einfacher desto besser für den Kliniker – sowie die Wirtschaft- lichkeit. • Neben diesen Faktoren darf nicht verges- sen werden, dass die Knochenaugmen- tation häufig als Bestandteil einer dentalimplantologischen Operation er- folgt. Daher sollte auch das biologische Potenzial des Knochenersatzmaterials berücksichtigt werden [1]. Biologische Wechselwirkungen In zwei Tierstudien verglichen Li et al. [6] zwei Knochenersatzmaterialien tierischen Ursprungs – einerseits isolierte porcine Spongiosa (PCA/MinerOss ® XP) (vergl. Abb. 1), andererseits kommerziell verwen- detes Karbonat-Apatit bovinen Ursprungs. Die Autoren kamen zu dem Schluss, dass beide Materialien im intraoralen und or- thopädischen Knochendefekt als kno- chenaufbauförderliche osteokonduktive Matrix funktionierten. Eine von Roberts et al. [1] durchgeführte Studie zeigte eine Korrelation zwischen dem Verhalten von Progenitorzellen und der Beschaffenheit des Materials. Die Untersuchung ergab, dass das Calcium-Phosphat-Verhältnis und die Anlagerung der Zellen bei der Kno- chenneubildung eine entscheidende Rolle spielen (Abb. 3). In einer anderen Studie zeigten Yuen et al. [7], dass die dichte Mem-Lok ® RCM Mem- bran die mechanische Stabilität verbessert Abb. 2: MinerOss ® X: die bimodale Porenstruktur. Abb. 3: MinerOss ® X produziert unter den verglichenen Materialien mehr neuen Knochen. 30 25 20 15 10 5 0 Anzahl (%) 0.1 1.0 Porendurchmesser (μm) Porendurchmesser (μm) 200 600 Der Kapillareffekt wird durch die Mesoporen sichergestellt und führt zu einer schnellen Blutaufnahme des Materials. Die untereinander verbundenen Makroporen ermöglichen die Migration von Zellen und Blutgefäßen und die Integration der Partikel, die eine effektive Osseointegration ermöglichen. Abb. 1: Die anorganische porcine Knochenmineral-Matrix von MinerOss ® XP in 75-facher bzw. 25-facher REM-Vergrößerung. Abb. mit freundlicher Gehnemigung von Dr. S-T Li. A B C D E 14 12 10 8 6 4 2 0 Knochenvolumen (%)