Neue Materialien für Wirbelsäulen- und Zahnimplantate
Wirbelsäulenimplantate haben vor allem die Aufgabe, die mit Einschränkungen verbundenen Schmerzen zu lindern, welche durch eingeklemmte Nerven oder Gelenkschmerzen infolge falscher Drehbewegungen von Wirbeln verursacht werden. Als vielversprechende Strategie zur Linderung der damit verbundenen Beschwerden hat sich eine lumbale Bandscheibenprothese erwiesen, welche die Mobilität wiederherstellen soll. Das Prothesenmaterial muss innerhalb des menschlichen Körpers jahrelang Verschleiß, Ermüdung und Stößen standhalten. Bei der Entwicklung oraler Implantate sind zahnfarbene Keramikmaterialien ein Erfolg, wenn diese sich als stark, stabil und gut in den Kieferknochen integriert erweisen. Zirkonium-basiertes Keramikmaterial ist das einzige Material, das eine hohe Belastungstoleranz mit Bruchzähigkeit kombiniert. Dieses stellt daher die beste Option für solche anspruchsvollen klinischen Geräte dar. Das Ziel des EU-finanzierten Projekts LONGLIFE (Advanced multifunctional zirconia ceramics for long-lasting implants) war die Entwicklung neuer Wirbelsäulen- und Zahnimplantate mit einer idealen Zuverlässigkeit und einer Haltbarkeit von mehr als 60 Jahren. Die größte Herausforderung bei dieser Art von Implantaten ist die Osseointegration, das heißt, die Bildung einer direkten Schnittstelle zwischen Implantat und Knochen, ohne das umliegende Weichgewebe zu tangieren. Modifikationen von Zirkonium-basierten Oberflächen waren darauf ausgerichtet, die Knochenintegration zu verbessern und das Risiko auf die Anheftung von Bakterien zu senken. Die Konsortiumsmitglieder entwickelten und patentierten eine innovative Herstellungsmethode für die Synthese mehrphasiger Kompositpulver und Materialien, mit denen eine bislang unerreichte Komplexität und Kornfeinung erzielt werden konnte. Die Optimierung des Prozesses führte zur Herstellung resistenter und starker Komposite mit einem hohen Maß an Stabilität. Die biologischen Reaktionen der neuen Materialien und Oberflächen wurden im Rahmen komplexer In-vitro-Tests unter Verwendung von Kokulturen mit Speichelbestandteilen in der Mundhöhle evaluiert. Die LONGLIFE-Komposite demonstrierten das höchste Maß an Knochenintegration sowie das geringste Maß an bakterieller Adhäsion. Die Spezifikationen für Zahn- und Wirbelsäulenimplantate wurden kritisch geprüft und neue Entwürfe und Prototypen wurden hergestellt. Bei einer komplexen Belastung, die mit der Belastung unter In-vivo-Bedingungen vergleichbar ist, wurde eine Analyse von Zahn- und Wirbelsäulenimplantaten durchgeführt. Im Rahmen multifunktioneller Ansätze, die bezüglich Wirbelsäulenimplantaten Verschleiß, Stöße und Alterungsprozesse kombinierten und die bezüglich Zahnimplantaten die Ermüdung und Alterungsprozesse kombinierten, wurden die Implantate getestet. Zusammengefasst wurde über das LONGLIFE-Konsortium eine Technologie für die Synthese und Evaluation neuer Kompositmaterialien und Oberflächen für Implantate entwickelt. Die Erfolge des Projekts werden die Entwicklung lebenslanger Implantate ermöglichen und dazu beitragen, dass sich teure und hochriskante Folgeoperationen erübrigen.
Schlüsselbegriffe
Zahnimplantate, Wirbelsäulenimplantate, LONGLIFE, Zirkonoxidkeramik, Osseointegration
