DE102012018816A1

DE102012018816A1 - Pharmaceutical coating for dental implant abutments

Info

Publication number: DE102012018816A1
Application number: DE102012018816.1A
Authority: DE
Inventors: wird später genannt werden Erfinder
Original assignee: MDI DENTAL und IMPLANTATTECHNIK GmbH; MDI DENTAL- und IMPLANTATTECHNIK GmbH
Current assignee: MDI DENTAL und IMPLANTATTECHNIK GmbH; MDI DENTAL- und IMPLANTATTECHNIK GmbH
Priority date: 2012-09-25
Filing date: 2012-09-25
Publication date: 2014-03-27
Also published as: WO2014048585A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine pharmazeutische Formulierung zur Verhinderung von Gingivitis und Periimplantitis bei einem Patienten durch Beschichtung von Aufbauten von Zahnimplataten 8. enthaltend Zirkoniummetall und/oder Zirkoniumnitrid. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Schicht auf Zahnimplantaten und deren Aufbauten.The invention relates to a pharmaceutical formulation for the prevention of gingivitis and peri-implantitis in a patient by coating structures of dental implants 8 containing zirconium metal and / or zirconium nitride. The invention further relates to a method for producing such a layer on dental implants and their structures.

Description

Die Erfindung betrifft eine pharmazeutische Formulierung zur Prophylaxe von Gingivitis und Periimplantitis bei einem Patienten durch Beschichtung von Aufbauten von Zahnimplantaten.The invention relates to a pharmaceutical formulation for the prophylaxis of gingivitis and peri-implantitis in a patient by coating dental implant abutments.

Die Osseointegration von dentalen Implantaten ist inzwischen eine weit verbreitete Technik zur Verankerung von Zahnersatz. Nach dem Stand der Wissenschaft sind die Probleme der Osseointegration selbst weitgehend gelöst. Nicht gelöst ist aber das Problem des Langzeiterhalts der Implantate. Untersuchungen haben gezeigt, dass ein recht hoher Prozentsatz der Implantate nach etwa 10 Jahren mit einer Periimplantitis einhergehen.The osseointegration of dental implants is now a widely used technique for anchoring dentures. According to the state of science, the problems of osseointegration itself are largely solved. However, the problem of long-term preservation of the implants is not solved. Studies have shown that a fairly high percentage of implants are associated with peri-implantitis after about 10 years.

Der Langzeiterfolg von dentalen Implantaten hängt u. a. von einer guten Zelladhäsion im Bereich der zervikalen Abutmentregion und diese wiederrum von den Oberflächeneigenschaften des Abutmentmaterials ab. Dabei spielen Rauheit; Morphologie und Textur eine Rolle. Weiterhin spielen bakterielle Einflüsse eine große Rolle. Die Materialien dürfen nicht zur Bakterienadhäsion führen; vielmehr sind bakterienabweisende Eigenschaften gefragt. Eine ideale transgingivale Abutmentoberfläche sollte deshalb nicht nur die Bakterienadhäsion verhindern, sondern auch gleichzeitig die epitheliale Anhaftung fördern. Die Folge einer unzureichenden Zelladhäsion und/oder einer vermehrten Bakterienadhäsion sind entzündliche Prozesse, die zu Gingivitis und letztendlich zu einer Periimplantitis führen.The long-term success of dental implants depends u. a. from a good cell adhesion in the area of the cervical abutment region and this in turn from the surface properties of the abutment material. This play roughness; Morphology and texture matter. Furthermore, bacterial influences play a major role. The materials must not lead to bacterial adhesion; rather, bacteria-repellent properties are needed. An ideal transgingival abutment surface should therefore not only prevent bacterial adhesion but also promote epithelial attachment. The result of insufficient cell adhesion and / or increased bacterial adhesion are inflammatory processes that lead to gingivitis and ultimately to peri-implantitis.

Zirkoniumnitrid ist in der Medizintechnik aufgrund seiner Härte, Verschleißfestigkeit, Korrosionsbeständigkeit und Biokompatibilität verbreitet und findet Anwendung bei der Herstellung chirurgischer Werkzeuge oder zur Beschichtung von Implantaten. In der WO 2008/009474 A1 ist beispielsweise die Beschichtung von Zahnimplantaten mit Zirkoniumoxid und/oder Zirkoniumnitrid beschrieben, wobei das Zirkoniumnitrid insbesondere als Grundierung oder Deckschicht für das Zirkoniumoxid dient. Derartige Implantate haben sich bewährt, wobei aber die Biokompatibilität im Vordergrund stand. Erkenntnisse über eine medizinische Wirkung von Zirkoniumionen auf die Langzeitstabilität des Implantats sind dort nicht beschrieben und waren seinerzeit auch nicht bekannt.Zirconium nitride is widely used in medical technology because of its hardness, wear resistance, corrosion resistance and biocompatibility and is used in the manufacture of surgical tools or for the coating of implants. In the WO 2008/009474 A1 For example, the coating of dental implants with zirconium oxide and / or zirconium nitride is described, the zirconium nitride serving in particular as a primer or covering layer for the zirconium oxide. Such implants have been proven, but the biocompatibility was in the foreground. Findings about a medical effect of zirconium ions on the long-term stability of the implant are not described there and at that time were not known.

Aus der WO 2004/043474 sind medizinische Implantate bekannt, die aus einer Magnesiumlegierung unter Zusatz von Yttrium, Neodym und insbesondere auch Zirkonium bestehen. Diese Implantate sind für das vaskuläre System bestimmt und liegen zumeist in der Form von Stents vor. Der Zusatz von Zirkonium wird mit einer proliferationshemmenden Wirkung auf humane Muskelzellen in Verbindung gebracht. Die Legierung soll sklerotischen Läsionen vorbeugen. Diese vaskulären Implantate sind selbstauflösend, d. h. sie werden im Blutstrom langsam abgebaut.From the WO 2004/043474 Medical implants are known which consist of a magnesium alloy with the addition of yttrium, neodymium and especially zirconium. These implants are intended for the vascular system and are mostly in the form of stents. The addition of zirconium is associated with an antiproliferative effect on human muscle cells. The alloy is intended to prevent sclerotic lesions. These vascular implants are self-dissolving, ie they are slowly degraded in the bloodstream.

Im Rahmen von Studien wurde nun gefunden, dass dentale Implantate und deren Aufbauten, soweit sie mit einer Beschichtung versehen sind, die Zirkoniumionen abgibt, ein signifikant besseres Einheilverhalten aufweisen und insbesondere eine sehr viel geringere Tendenz zur Ausbildung von Gingivitis und der damit einhergehenden Periimplantitis aufweisen. Überraschenderweise ist dieser Effekt mit Zirkoniummetall verbunden wie auch mit Zirkoniumnitrid, nicht jedoch mit Zirkonoxidbeschichtungen.It has now been found in studies that dental implants and their abutments, provided they have a coating which releases zirconium ions, have a significantly better healing behavior and, in particular, have a much lower tendency to form gingivitis and the associated peri-implantitis. Surprisingly, this effect is associated with zirconium metal as well as with zirconium nitride but not with zirconia coatings.

Unter Gingivitis wird erfindungsgemäß eine zumeist bakteriell verursachte Entzündung des Zahnfleischs – der Gingiva – verstanden. Von einer Gingivitis sind tiefer liegende Strukturen des Zahnhalteapparate – Parodonts – nicht betroffen. Eine Gingivitis kann aber bei längerem Anhalten auf den Zahnhalteapparat ausstrahlen und zu einer Parodontitis führen.Under gingivitis is understood according to the invention a mostly bacterial inflammation of the gums - the gingiva. Gingivitis does not affect deeper structures of the periodontium - periodontium. Gingivitis, however, may radiate to the periodontium on prolonged stopping and lead to periodontitis.

Unter einer Periimplantitis wird eine Erkrankung des Halteapparats eines Zahnimplantats verstanden. Sie ähnelt in vieler Hinsicht der Parodontitis des natürlichen Zahns. Eine Periimplantitis geht einher mit der Entzündung und dem Rückgang von Schleimhaut und Knochen im Bereich eines oder mehrerer Implantate und führt unbehandelt zum Verlust des Implantats.Peri-implantitis refers to a disease of the holding apparatus of a dental implant. It is similar in many respects to the periodontitis of the natural tooth. Peri-implantitis is associated with the inflammation and decline of mucous membrane and bone in the area of one or more implants and, if left untreated, leads to the loss of the implant.

Erfindungsgemäß wird unter Periimplantitis auch eine Parodontitis verstanden, die durch entzündliche Erscheinungen im Zusammenhang mit Zahnprothetik auftritt. Insbesondere kann sich eine Periimplantitis auch auf den Halteapparat benachbarter Zähne ausdehnen und dort zur Ausbildung einer Parodontitis führen.According to the invention, peri-implantitis is also understood to mean periodontitis which occurs due to inflammatory phenomena in connection with dental prosthetics. In particular, a peri-implantitis can also extend to the holding apparatus of adjacent teeth and lead there to the development of periodontitis.

Die Erfindung betrifft eine pharmazeutische Formulierung der eingangs bezeichneten Art, bei der die Oberfläche des Aufbaus eines Implantats eine Schicht aufweist, die Zirkonium enthält, insbesondere Zirkoniumnitrid.The invention relates to a pharmaceutical formulation of the type described above, wherein the surface of the structure of an implant comprises a layer containing zirconium, in particular zirconium nitride.

Die erfindungsgemäße pharmazeutische Formulierung ist geeignet, das Auftreten von Gingivitis und Parodontitis im Zusammenhang mit Zahnimplantaten signifikant abzusenken. Insbesondere ist dies der Fall, wenn die Formulierung als Schicht in den Bereichen des Implantats oder seines Aufbaus aufgebracht wird, die in Kontakt mit der Gingiva stehen. Besonders wichtig ist im Zusammenhang die Anordnung einer solchen Zirkoniumionen abgebenden Schicht im Randbereich der Gingiva zur Mundhöhle.The pharmaceutical formulation according to the invention is suitable for significantly reducing the occurrence of gingivitis and periodontitis in connection with dental implants. In particular, this is the case when the formulation is applied as a layer in the areas of the implant or its structure, which are in contact with the gingiva. Particularly important in connection with the arrangement of such zirconium ions donating layer in the edge region of the gingiva to the oral cavity.

Der Effekt wird fest gemacht an entzündungshemmenden und bakteriziden Eigenschaften von Zirkoniumionen. The effect is confirmed by the anti-inflammatory and bactericidal properties of zirconium ions.

Bevorzugte Lieferanten von Zirkoniumionen sind zum einen Zirkoniummetall und anderen Zirkoniumnitrid. Kombinationen von beiden sind möglich, beispielsweise in Form einer Zirkoniummetallgrundierung und Zirkonium nitridbeschichtung wie auch einer Mischbeschichtung aus Zirkoniummetall und Zirkoniumnitrid. Im Vergleich zu nicht beschichteten oder anders beschichteten Substratoberflächen hat Zirkoniumnitrid eine signifikant niedrigere Bakterienkolonisation bei gleichzeitig höherer Fibroblastenzelladhäsion.Preferred suppliers of zirconium ions are zirconium metal and other zirconium nitride. Combinations of both are possible, for example in the form of a zirconium metal primer and zirconium nitride coating as well as a mixed coating of zirconium metal and zirconium nitride. In comparison to uncoated or otherwise coated substrate surfaces, zirconium nitride has significantly lower bacterial colonization with concomitant increased fibroblast cell adhesion.

Bevorzugtes Substrat für die erfindungsgemäß zum Einsatz kommenden Aufbauten von Zahnimplantaten ist Titan. Des Weiteren können Titanlegierungen verwandt werden.Preferred substrate for the inventions used according to the structures of dental implants is titanium. Furthermore, titanium alloys can be used.

Die pharmazeutische Formulierung wird als Schicht ganz oder teilweise auf die entsprechenden Aufbauten aufgebracht, insbesondere auf die Teile, die mit der Gingiva in Kontakt stehen. Die Schichtdicke beträgt im Allgemeinen nicht mehr als 5 μm und liegt vorzugsweise im Bereich von 1 bis 3 μm. Diese geringen Schichtdicken haben sich für die erfindungsgemäß zu erzielende Effekte als vollständig ausreichend erwiesen. Insbesondere sind sie in der Lage, hinreichende Konzentrationen an Zirkoniumionen bereit zu stellen.The pharmaceutical formulation is applied as a layer in whole or in part to the corresponding structures, in particular to the parts which are in contact with the gingiva. The layer thickness is generally not more than 5 microns and is preferably in the range of 1 to 3 microns. These low layer thicknesses have proven to be completely sufficient for the effects to be achieved according to the invention. In particular, they are able to provide sufficient levels of zirconium ions.

Insbesondere kommt die erfindungsgemäße pharmazeutische Beschichtung bei auf Zahnimplantate aufgebrachten Abutments zum Einsatz. Diese befinden sich im Grenzbereich der Gingiva zur Mundhöhle, der besonders für entzündliche Prozesse und bakterielle Infektionen empfänglich ist. Hier setzt der prophylaktische/therapeutische Effekt der zirkoniumhaltigen Beschichtung an, indem entzündliche Prozesse oder eine bakterielle Versieglung von vornerein unterbunden werden. Überraschend hat sich gezeigt, dass der mit Zirkoniummetall und Zirkoniumnitrid verbundene Effekt bei Zirkonoxidbeschichtungen nicht oder nicht im nennenswerten Umfang auftritt. Zurückgeführt wird dies auf die außerordentlich feste Bindung zwischen Zirkonium und Sauerstoff, die einer Abspaltung von Ionen entgegensteht.In particular, the pharmaceutical coating according to the invention is used in abutments applied to dental implants. These are located at the border of the gingiva to the oral cavity, which is particularly susceptible to inflammatory processes and bacterial infections. This is where the prophylactic / therapeutic effect of the zirconium-containing coating sets in by preventing inflammatory processes or bacterial sealing from the outset. It has surprisingly been found that the effect associated with zirconium metal and zirconium nitride does not occur with zirconium oxide coatings or does not occur to any appreciable extent. This is attributed to the extremely strong bond between zirconium and oxygen, which precludes cleavage of ions.

Der therapeutische Effekt der erfindungsgemäßen Beschichtungen von Implantataufbauten kann auch genutzt werden, um bei vorhandenen Implantaten und Aufbauten aufgetretene entzündliche Erscheinungen der Gingiva zu behandeln. In diesem Fall wird beispielsweise ein unbeschichtetes Abutment durch eine mit Zirkoniumnitrid und/oder Zirkoniummetall beschichtetes Abutment ersetzt.The therapeutic effect of the coatings of implant abutments according to the invention can also be used to treat inflammatory manifestations of the gingiva that have occurred in existing implants and abutments. In this case, for example, an uncoated abutment is replaced by an abutment coated with zirconium nitride and / or zirconium metal.

Der erfindungsgemäße Effekt tritt auch ein, wenn Zirkoniummetall in ansonsten therapeutisch nicht wirksame Schichten eingebracht wird, beispielsweise auch in Zirkoniumoxid.The effect according to the invention also occurs when zirconium metal is introduced into otherwise non-therapeutically active layers, for example also in zirconium oxide.

Der hier geltend gemachte therapeutische Effekt kann dadurch verstärkt werden, dass die erfindungsgemäße Beschichtung zusätzlich Silber enthält. Es ist bekannt, dass Silberionen auf zahlreiche Mikroorganismen toxisch wirken, nicht jedoch auf den menschlichen Körper. Eine solche bakterizide Wirkung tritt auch im Bereich der Gingiva ein. Soweit die erfindungsgemäßen Beschichtungen zusätzlich mit Silber dotiert sind, wird der hier beschriebene prophylaktische und therapeutische Effekt verstärkt.The therapeutic effect asserted here can be enhanced by the fact that the coating according to the invention additionally contains silver. It is well known that silver ions are toxic to many microorganisms, but not to the human body. Such a bactericidal effect also occurs in the area of the gingiva. As far as the coatings according to the invention are additionally doped with silver, the prophylactic and therapeutic effect described here is enhanced.

Im Allgemeinen reicht es aus, die zirkoniumhaltige Beschichtung mit geringen Mengen so zu dotieren. Der Anteil an Silber kann deutlich unter 1% liegen, beispielsweise im Bereich von 0,1 bis 0,5%. Da Silber sehr gut auf einem Titanuntergrund haftet, kann auch eine dünne Silberschicht auf das Implantat bzw. den Implantataufbau aufgebracht werden, wobei Schichtdicken von weniger als 1 μm völlig ausreichend sind, beispielsweise im Bereich von 0,1 bis 0,3 μm.In general, it is sufficient to dope the zirconium-containing coating with small amounts in this way. The proportion of silver can be well below 1%, for example in the range of 0.1 to 0.5%. Since silver adheres very well to a titanium substrate, a thin silver layer can also be applied to the implant or the implant structure, wherein layer thicknesses of less than 1 μm are completely sufficient, for example in the range from 0.1 to 0.3 μm.

Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Beschichtung eines Zahnimplantats zur Verankerung von Zahnersatz und/oder dessen Aufbaus mit einer Zirkonium enthaltenden Schicht mit den Schritten

– Bereitstellen des Zahnimplantats oder dessen Aufbaus,
– reinigen der Oberfläche,
– Ionen-Ätzen der Oberfläche im Gasplasma, und
– Aufbringung einer zirkoniumhaltigen Schicht im Arc-Prozess.

The invention further relates to a method for coating a dental implant for anchoring dentures and / or its construction with a zirconium-containing layer with the steps

Providing the dental implant or its structure,
- clean the surface,
- Ion etching of the surface in the gas plasma, and
- Application of a zirconium-containing layer in the arc process.

Das Aufbringen der zirkoniumhaltigen Schicht ist grundsätzlich bekannt. Es handelt sich dabei um eine in der Industrie häufig praktiziertes Beschichtungsverfahren (PVD-Beschichtung). Im Zusammenhang ist allerdings die Einhaltung gewisser Parameter sowie die Vorbereitung der Oberfläche des Implantats beziehungsweise dessen Aufbaus, insbesondere eine gründliche Reinigung von oxidischen Bestandteilen, von Bedeutung. Diese ist notwendig, um eine hinreichende Haftung der Beschichtung und damit Dauerhaftigkeit der Beschichtung auf dem Substrat zu gewährleisten.The application of the zirconium-containing layer is known in principle. It is an often used in the industry coating process (PVD coating). In connection, however, the maintenance of certain parameters and the preparation of the surface of the implant or its structure, in particular a thorough cleaning of oxidic constituents, is of importance. This is necessary to ensure adequate adhesion of the coating and thus durability of the coating on the substrate.

Die Oberfläche wird zunächst zumindestens mit Ultraschall gereinigt, vorzugsweise in Verbindung mit einer nass-chemischen Ätzung mit einer aggressiven Säure, beispielsweise HF, gegebenenfalls in Verbindung mit H₂O₂. die Ätzung dient dazu, die sich auf der Metalloberfläche befindliche Oxidschicht nachhaltig zu entfernen. Die Ultraschallbehandlung führt dabei zu einer auch in die Poren eindringenden Ätzung und Reinigung.The surface is first cleaned at least by ultrasound, preferably in conjunction with a wet-chemical etching with an aggressive acid, for example HF, optionally in conjunction with H ₂ O ₂ . the etching serves to permanently remove the oxide layer located on the metal surface. The ultrasound treatment leads to a penetrating into the pores and etching and cleaning.

Im Anschluss an den ersten Reinigungsschritt wird die Metalloberfläche im Gasplasma Ionen-geätzt. Vorzugsweise findet dies im Argonplasma statt. Die Ionen-Ätzung garantiert einen weiteren Abtrag von Verunreinigungen an der Oberfläche. Following the first cleaning step, the metal surface is ion etched in the gas plasma. This preferably takes place in the argon plasma. The ion etching guarantees a further removal of impurities on the surface.

Es hat sich gezeigt, dass die gründliche Reinigung der Oberfläche und insbesondere die Befreiung der Oberfläche von oxidischen Bestandteilen wesentlich für die gute Haftung der Deckschicht auf den Substrat ist. Dies gilt insbesondere für Zirkoniumnitrid, aber auch für Zirkoniummetall.It has been found that the thorough cleaning of the surface and in particular the removal of the surface of oxidic constituents is essential for the good adhesion of the cover layer to the substrate. This is especially true for zirconium nitride, but also for zirconium metal.

Im Allgemeinen hat sich eine Schichtdicke von nicht mehr als 5 μm, insbesondere im Bereich von 1 bis 3 μm als völlig ausreichend erwiesen, um die prophylaktischen und therapeutischen Effekte zu erzielen. Mit einer größeren Schichtdicke können zwar glattere Oberflächen erzielt werden, die an und für sich schon eine schlechtere Versieglung mit einer Bakterienflora gewährleisten, jedoch werden auf diese Art und Weise auch Rauigkeiten ausgeglichen. Rauigkeiten sind aber im Zusammenhang mit der epithelialen Anhaftung wünschenswert.In general, a layer thickness of not more than 5 microns, especially in the range of 1 to 3 microns has been found to be quite sufficient to achieve the prophylactic and therapeutic effects. With a larger layer thickness, although smoother surfaces can be achieved which in and of themselves already ensure a poorer seal with a bacterial flora, roughnesses are also compensated in this way. Roughnesses are desirable in the context of epithelial attachment.

Auf die gereinigte Oberfläche wird anschließend die zirkoniumhaltige Schicht im Arc-Prozess aufgebracht. Die Aufbringung erfolgt dabei insbesondere in Gegenwart von Stickstoff, wobei die Einstellung derart sein kann, dass zunächst eine Grundierung mit Zirkoniummetall stattfindet, auf die anschließend Zirkoniumnitrid abgeschieden wird. Der Stickstoffgehalt der Beschichtungsatmosphäre kann dabei so ausgewählt werden, dass die Zirkoniumnitridschicht Zirkoniummetall enthält, also Zirkoniumnitrid im unterstöchiometrischen Verhältnis gebildet wird.The zirconium-containing layer is then applied to the cleaned surface in the arc process. The application is carried out in particular in the presence of nitrogen, wherein the setting can be such that first takes place a primer with zirconium metal, is then deposited on the zirconium nitride. The nitrogen content of the coating atmosphere can be selected such that the zirconium nitride layer contains zirconium metal, ie zirconium nitride is formed in the substoichiometric ratio.

Für den Fall, dass auf das Substrat Silber aufgebracht werden soll, kann dies unmittelbar auf die Substratoberfläche erfolgen, aber auch durch eine Dotierung einer Zirkoniummetallgrundierung mit Silber. Für sich ist es ebenfalls möglich, geringe Mengen Silber in die Zirkoniumnitridschicht einzubringen. Dies sollte aber nicht in einer stickstoffhaltigen Atmosphäre erfolgen.In the event that silver is to be applied to the substrate, this can be done directly on the substrate surface, but also by doping a zirconium metal primer with silver. By itself, it is also possible to introduce small amounts of silver into the zirconium nitride layer. But this should not be done in a nitrogenous atmosphere.

Die Beschichtung findet bei einem Druck von 10^–2 bis 10^–4 mbar statt. Die Temperatur ist erhöht und liegt zwischen 100°C und 400°C. Das Targetmaterial (Zirkonium) wird im Lichtbogen aufgeschmolzen und verdampft. Das verdampfte Targetmaterial wird ionisiert und schlägt sich aufgrund der gewählten Potenzialunterschiede auf dem Substrat nieder. Ist in der Beschichtungsatmosphäre Stickstoff als Reaktivgas vorhanden, wird automatisch Zirkoniumnitrid gebildet, das sich als goldgelber Niederschlag auf dem Substrat abscheidet.The coating takes place at a pressure of 10 ^-2 to 10 ^-4 mbar. The temperature is elevated and is between 100 ° C and 400 ° C. The target material (zirconium) is melted in the arc and evaporated. The evaporated target material is ionized and settles on the substrate due to the selected potential differences. If nitrogen is present as a reactive gas in the coating atmosphere, zirconium nitride is automatically formed, which deposits on the substrate as a golden yellow precipitate.

An den vorstehend beschrieben entzündlichen Prozessen sind Kollagenasen maßgeblich beteiligt, insbesondere Matrixmetalloproteinasen (MMPs). Deren erhöhte Aktivität wird durch Bakterien ausgelöst. Insbesondere die Matrixmetalloproteinase-8 (aMMP-8) ist im Sulkusfluid nachweisbar. Für die paradontalpathologischen Prozesse stellt aMMP-8 die wichtigste Matrixmetalloproteinase dar, deren Bestimmung auch eine Unterscheidung zwischen Gingivitis und Parodontitis ermöglicht. Entsprechend hat der Biomarker aMMP-8 auch eine Aussagekraft bei einer Periimplantitis, die der Parodontitis im Implantatbereich entspricht. Die Werte sind bei einer Periimplantitis signifikant erhöht. Somit kann eine aMMP-8-basierte Diagnostik bei Periimplantitisverdacht erfolgen. Da erhöhte aMMP-8-Werte bestimmt werden können noch bevor eine Gewebsdestruktion klinisch messbar ist, ist dieser Parameter von besonderer Relevanz.Collagenases are involved in the inflammatory processes described above, in particular matrix metalloproteinases (MMPs). Their increased activity is triggered by bacteria. In particular, the matrix metalloproteinase-8 (aMMP-8) is detectable in the sulcus fluid. For the paradontal pathological processes aMMP-8 represents the most important matrix metalloproteinase, the determination of which makes it possible to differentiate between gingivitis and periodontitis. Accordingly, the biomarker aMMP-8 also has a significance in peri-implantitis, which corresponds to periodontitis in the implant area. The values are significantly increased in peri-implantitis. Thus, an aMMP-8-based diagnosis can be made in suspected peri-implantitis. Since increased aMMP-8 levels can be determined even before a tissue destruction is clinically measurable, this parameter is of particular relevance.

Patientenstudiepatient study

In einer Studie wurde die Konzentration einer Matrixmetalloproteinase (aMMP-8) in dem periimplantären Fluid bei Patienten mit gutem Allgemeinzustand (29 bis 74 Jahre, Durchschnittsalter 45 +/– 8 Jahre) bestimmt. Das Studienprotokoll sah vor, dass die Patienten mindestens zwei fehlende Zähne in unterschiedlichen Quadranten aufweisen müssen.In one study, the concentration of a matrix metalloproteinase (aMMP-8) in the peri-implant fluid was determined in patients with a good general condition (29 to 74 years, mean age 45 +/- 8 years). The study protocol required that patients have at least two missing teeth in different quadrants.

Nach den Vorgaben des Studienprotokolls wurden insgesamt 262 Implantate eines handelsüblichen Produkts inseriert. Es erfolgte weder eine Knochentransplantation noch eine Knochenregeneration. Die Implantate wurden in den abgeheilten Kieferkamm (> 4 Monate Post Extraktion) mit ausreichend Knochen eingesetzt. Nach einer gedeckten Einheilzeit von drei Monaten wurden die Implantate freigelegt und in einem Zeitraum von 2 Wochen mit individuell gefertigten Abutments und Suprakonstruktionen versorgt. Angelehnt am splitmouth Studiendesign wurden die Implantate des einen Quadranten mit konventionellen Titanabutments, die Implantate des anderen Quadranten mit zirkoniumnitridbeschichteten Implantataufbauten versorgt. Die Zirkoniumnitridbeschichtung war 2 bis 3 μm dick und hatte keinen Einfluss auf die Rauigkeit der Oberfläche, da sich das Zirkoniumnitrid beim PVD-Verfahren recht homogen auf dem Trägermaterial niederschlägt und die Rauigkeiten des Untergrundes abbildet.According to the specifications of the study protocol, a total of 262 implants of a commercially available product were placed. There was neither bone grafting nor bone regeneration. The implants were placed in the healed alveolar ridge (> 4 months post-extraction) with sufficient bone. After a three-month healing period, the implants were exposed and treated with customized abutments and superstructures over a period of 2 weeks. Based on the splitmouth study design, the implants of one quadrant were supplied with conventional titanium abutments, the implants of the other quadrant with zirconium nitride coated implant abutments. The zirconium nitride coating was 2 to 3 microns thick and had no effect on the roughness of the surface, since the zirconium nitride is reflected in the PVD process quite homogeneous on the substrate and the roughness of the substrate is reflected.

In einem Beobachtungszeitraum von einem Jahr wurden in Abständen von 6 Wochen, 6 und 12 Monaten nach prothetischer Versorgung eine quantitative aMMP-8-Bestimmung durchgeführt. Die quantitative aMMP-8-Bestimmung wurde mit Hilfe von standardisierten PISF-Entnahmestreifen für periimplantäres Sulcusfluid – es handelt sich um spezifische löschblattähnliche Membranstreifen aus Kunststoff – durchgeführt. Die Streifen wurden im Labor mit Hilfe eines dentoELISA-aMMP-8-Tests analysiert.Over a period of one year, a quantitative aMMP-8 assay was performed at intervals of 6 weeks, 6 and 12 months after prosthetic restoration. Quantitative aMMP-8 determination was performed using standard PISF sampling strips for peri-implant sulcus fluid, which are specific plastic sheet-like membrane strips. The strips were analyzed in the laboratory using a dentoELISA aMMP-8 assay.

Im Ergebnis zeigte sich, dass mit erfindungsgemäßen Beschichtungen versehene Aufbauten (Zirkoniumnitrid) eine deutlich geringere Tendenz zur Ausbildung entzündlicher Erscheinungen aufwiesen. Die aMMP-8-Werte waren gegenüber den Kontrollaufbauten signifikant herabgesetzt. As a result, it was found that structures provided with coatings according to the invention (zirconium nitride) had a significantly lower tendency to form inflammatory phenomena. The aMMP-8 values were significantly reduced compared to the control constructions.

Beispielexample

Das Beschichtungsverfahren der Titanaufbauten wurde mit Hilfe eines PVD-Verfahrens durchgeführt. Vor dem Beschichtungsprozess erfolgte zunächst eine Vorbehandlung der Titanaufbauten in dem diese einer nass-chemischen Reinigung (HF) mit Ultraschallunterstützung unterzogen wurden. Über einen Zeitraum von mehreren Minuten wurden diese dann einem Ionen-Ätzverfahren ausgesetzt. Das Ätzen erfolgte durch aufgeladene Teilchen (Ionen), die in einem Argon-Gasplasma erzeugt wurden.The titanium titanium coating process was carried out by a PVD method. Before the coating process, a pretreatment of the titanium structures was first carried out by subjecting them to wet-chemical cleaning (HF) with ultrasound assistance. Over a period of several minutes, these were then subjected to an ion etching process. The etching was carried out by charged particles (ions) generated in an argon gas plasma.

Die Zirkoniumnitridschichten wurden mittels Lichtbogenverdampfung aufgebracht (Arc-Prozess). Hierbei wird in einer Argonatmosphäre (10^–3 mbar) mit Hilfe eines Lichtbogens Targetmaterial (Zirkoniummetall) aufgeschmolzen und zum Verdampfen gebracht. Das Zirkoniumnitrid ist dabei als Kathode geschaltet, das Substrat als Anode. Durch die Potenzialunterschiede zwischen dem Target und dem zu beschichteten Substrat wird das ionisierte Targetmaterial zum Substrat hin beschleunigt. Während des Beschichtungsprozesses wird kontrolliert Stickstoff als Reaktivgas in die Kammer eingebracht. Dieser verbindet sich mit dem Zirkonium zum gewünschten Zirkoniumnitrid, das sich auf der Substratoberfläche niederschlägt. Die Verfahrenstemperatur liegt im Bereich um 180°C.The zirconium nitride layers were deposited by arc evaporation (Arc process). Here, in an argon atmosphere (10 ^-3 mbar) using an arc target material (zirconium metal) is melted and brought to evaporation. The zirconium nitride is connected as a cathode, the substrate as an anode. The potential differences between the target and the substrate to be coated accelerate the ionized target material towards the substrate. During the coating process, controlled nitrogen is introduced into the chamber as reactive gas. This combines with the zirconium to the desired zirconium nitride, which is deposited on the substrate surface. The process temperature is in the range around 180 ° C.

Für den Aufbau einer dünnen Grundierungsschicht aus Zirkoniummetall wird das ionisierte Targetmaterial in Abwesenheit von Stickstoff auf dem Substrat niedergeschlagen, bis die gewünschte Schichtdicke erreicht ist. Silbermetall kann anstelle von Zirkonium oder zusammen mit Zirkonium eine solche Grundierung ausbilden. Zweckmäßigerweise wird eine Silberschicht mit einer Schichtdicke von 0,1 bis 0,2 μm auf dem Substrat niedergeschlagen oder aber eine Zirkoniumschicht von weniger als 0,5 μm mit einem Gehalt an Silber von bis zu 1%.For the construction of a thin primer layer of zirconium metal, the ionized target material is deposited on the substrate in the absence of nitrogen until the desired layer thickness is achieved. Silver metal may form such a primer instead of zirconium or together with zirconium. Conveniently, a silver layer is deposited with a layer thickness of 0.1 to 0.2 microns on the substrate or a zirconium layer of less than 0.5 microns with a content of silver of up to 1%.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

WO 2008/009474 A1 [0004]
WO 2004/043474 [0005]

Claims

A pharmaceutical formulation for the prophylaxis or treatment of gingivitis and peri-implantitis in a patient by coating dental implant constructions containing zirconium metal and / or zirconium nitride.

Formulation according to claim 1, characterized in that the structure consists of titanium metal.

Formulation according to claim 1 or 2, characterized in that the layer is a zirconium nitride layer.

Formulation according to one of the preceding claims, characterized in that the layer has a thickness of 1 to 5 microns.

Formulation according to claim 4, characterized in that the layer has a thickness of 2 to 3 microns.

Formulation according to one of the preceding claims, characterized in that it covers the structure of the dental implant at least in the areas which come into contact with the gingiva of the patient.

Formulation according to one of the preceding claims, characterized in that it additionally contains silver.

Formulation according to one of the preceding claims, for coating abutments.

Method for coating a substrate in the form of a dental implant and / or construction thereof with the steps Providing the substrate, Cleaning the surface of the substrate with ultrasound, - Ion etching of the substrate in the gas plasma and - Application of a zirconium metal and / or zirconium nitride-containing layer in the arc process.

A method according to claim 9, characterized in that a wet-chemical cleaning is carried out, optionally under ultrasound.

A method according to claim 10, characterized in that the wet-chemical cleaning is a wet-chemical etching.

Method according to one of claims 9 to 11, characterized in that the ion etching is carried out in argon plasma.

Method according to one of claims 9 to 12, characterized in that the layer is applied in the presence of nitrogen.

A method according to claim 13, characterized in that the layer contains zirconium nitride or consists of zirconium nitride.

A method according to claim 13 or 14, characterized in that the surface is first coated with zirconium metal and then with zirconium nitride.

A method according to claim 15, characterized in that silver is introduced onto the surface and / or into the coating.

Use of zirconium-containing coatings for the manufacture of an implant and / or implant structure whose surface is suitable for preventing gingivitis and peri-implantitis.

Use according to claim 17, characterized in that the coating consists of zirconium nitride.

A dental implant assembly with a coating of zirconium metal and / or zirconium nitride for use in the prophylaxis or treatment of gingivitis and peri-implantitis.

Dental implant according to claim 19, characterized in that the coating additionally contains silver.