DE4040872A1 - Im dentalbereich implantierbarer gewebetraeger - Google Patents
Im dentalbereich implantierbarer gewebetraegerInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen im Dentalbereich implantierbaren
Gewebeträger.
Nach dem Stand der Technik sind subperiostale und enossale
Implantate als Verankerungselement für Zahnersatzteile be
kannt. Der Erfolg eines Zahnersatzes hängt außer von der Form
und dem Material des Implantats wesentlich von dessen bio
mechanischer Befestigung im Knochen ab.
Der natürliche Zahn ist in seinem Knochenfach (Alveole) über
die Wurzelhaut, das Desmodont, verankert. Das Desmodont ist
eine Bindegewebeschicht aus Fibrozyten und Kollagenfasern
mit darin liegenden Gefäßen, Nerven und Lymphkapillaren. Die
Kollagenfasern bilden ein Netzwerk, in dem der Zahn mit einer
gewissen Eigenbeweglichkeit aufgehängt ist und das Zug-, Scher-
und Druckkräfte abfängt, die auf den Zahn einwirken. Die in
terstitielle Flüssigkeit des Desmodont hat eine schwingungs
dämpfende Funktion. Die in dem Desmodontalspalt befindlichen
Nervenzellen sind für die feine Tastsensibilität der Zähne
verantwortlich, die für die Steuerung der Kaufunktion und
als Schutz der Zähne vor Überlastung von Bedeutung ist. Die
Lymphgefäße haben Abwehrfunktionen und schützen vor Infek
tionen.
Bei der herkömmlichen direkten mechanischen Verankerung von
Implantaten im Kieferknochen fehlt eine dem Desmodont ver
gleichbare Zwischenschicht. Der Knochen ist dadurch einer
unmittelbaren Druckbelastung ausgesetzt, und es treten ins
besondere an kleinen Oberflächen Druckspitzen auf, und zwar
sowohl beim Einsetzen des Implantats während der Operation,
als auch während der Tragzeit einer auf dem Implantat aufsit
zenden Prothese. Die Folgen davon sind Knochennekrosen, eine
Vergrößerung des Zahnfachs, eine mögliche Einwanderung von
Zahnfleischepithel, eine Lockerung des Implantates sowie Ent
zündungen.
Bekannte Vorschläge zur besseren Befestigung eines Implantats
im Kieferknochen gehen dahin, durch optimierte Formgebung
des Implantats Druckspitzen möglichst zu vermeiden. Die Er
folgsquoten sind aber dennoch schwankend.
Die DE-OS 38 39 724 sieht vor, ein Zahnersatzteil unter Ein
schaltung eines plastischen Pufferelements auf ein Implantat
aufzusetzen. Es bleibt hier aber bei dem problematischen di
rekten Kontakt zwischen Implantat und Knochen.
Auf der Suche nach Ersatzstrukturen für das Desmodont wurden
Implantate vorgeschlagen, in die Fasern derart eingelassen
sind, daß sie über die Oberfläche des Implantats vorstehen
(DE-OS 34 44 780). Die Faserschicht soll eine Anlagerungs
zone für körpereigene Bindegewebszellen bilden, die sich dort fest
setzen und natürliche Kollagenfasern aufbauen können, die
die Verankerung des Implantats im Knochen bewirken sollen.
Das Implantat gemäß der EP-OS 00 24 008 ist an seiner Außen
seite mit einer Faserschicht aus biokompatiblem Material be
klebt, um zu erreichen, daß nach erfolgter Implantation Kno
chengewebe in die Faserschicht einwächst und eine stabile
und zugleich flexible Bindung zwischen dem Implantat und der
Knochenhaut ausbildet. Derartige Implantate haben den Nach
teil, daß die Fasern künstlich und damit nicht regenerations
fähig sind und sich nicht direkt mit dem Knochenmaterial ver
binden, und daß sich das Einwachsen von Bindegewebe bzw. Kno
chengewebe in den Bereich der Faserschicht nicht gezielt
steuern läßt.
Die Taschenbildung im Zahnfleisch ist bekanntlich eine häufige
Parodontopathie. Im Übergangsbereich von Zahnfleisch und Zahn
krone bilden sich Anlagerungen, die sich zu Zahnstein verhär
ten und zu Entzündungen und Rückbildungen des Zahnfleisches
führen, während der Zahnstein an der Zahnkrone herab nach
unten wächst und das Desmodont und den Knochen verdrängt.
Nach Entfernen des Zahnsteins entstehen Hohlräume, um die
das Knochengewebe, das Desmodont und das Zahnfleischepithel
konkurrieren. Ein Einwachsen von Epithel, das die höchste Wachs
tumsgeschwindigkeit hat, in den Hohlraum fördert die erneute
Taschenbildung. Ähnliche Probleme entstehen, wenn Zahnfleisch
epithel in den Spalt zwischen einem Implantat bzw. einem dar
auf aufbauenden Zahnersatzteil und der Alveolarwand einwächst.
Aus der EP-OS 01 71 173 ist ein Artikel aus flächigem, flexib
lem Material bekannt, der in den nach dem Entfernen von Zahn
stein verbleibenden, gereinigten Raum eingebracht wird, um
dort dank seiner porösen Struktur ein Tiefenwachstum von Epi
thel und damit eine erneute Taschenbildung verhindert. Aus
der EP-OS 01 31 831 sind ähnliche Strukturen für subperiostale
und enossale Implantate bekannt.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen im Dentalbereich implan
tierbaren Gewebeträger zu schaffen, der die Regeneration von
Desmodont optimal fördert.
Gelöst wird diese Aufgabe durch einen Gewebeträger, auf den
künstlich vermehrte bindegewebsartige Zellen vorzugsweise
im wesentlichen flächendeckend aufgebracht sind, die Desmo
dontcharakter haben oder diesen zu gewinnen geeignet sind.
Bei dem erfindungsgemäßen Gewebeträger kann es sich um ein
Zahnersatzteil oder ein Verankerungselement dafür, insbesonde
re ein enossales Implantat handeln. Dieses verwächst dank
der anhaftenden Zellen auf natürliche Weise mit dem umgebenden
Kieferknochen, indem die Zellen Bindegewebe ausbilden und
entsprechend der Zug- und Druckbelastung ausgerichtete Kolla
genfasern bilden, die dem Implantat als Aufhängung dienen
und den Knochen vor direkter Druckeinwirkung schützen. Das
Implantat ist in einer Weise in der Alveole des Kieferknochens
verankert, die der natürlichen dental-parodontalen Funktions
einheit weitmöglichst nahekommt. Die dem Bindegewebe eigene
Abwehrfunktion verhindert das Eindringen von Keimen und die
Ausbildung von Infektionen. Auch besteht die Möglichkeit,
daß sich Bindegewebszellen zu Zementoblasten differenzieren,
die Zahnzement bilden und an dem Implantat ablagern, wodurch
dieses eine zusätzliche Verankerung im Kiefer erfährt.
Bei Ausbildung als wenigstens abschnittsweise im wesentlichen
starrer Körper ist die äußere Oberfläche des erfindungsgemäßen
Gewebeträgers vorzugsweise glatt. Es ist dadurch ein Einbrin
gen des Implantats in den Knochen ohne Abstreifen der aufge
brachten Zellen möglich. Die Oberfläche des Gewebeträgers
kann aber sehr wohl in einer Weise strukturiert sein, die
das Anhaften von Zellen fördert. Exemplarisch sei ein enossa
les Implantat ohne Gewinde, aber mit einer Mikrorauhigkeit
seiner Oberfläche genannt.
Der erfindungsgemäße Gewebeträger kann auch wenigstens ab
schnittsweise aus vorzugsweise bindegewebewachstumsfördernd
strukturiertem flächigem Material insbesondere starren oder fle
xiblem Folienmaterial bestehen, das insbesondere porös und/oder
membranartig ausgebildet sein kann. Gewebeträger dieser
Art dienen zur gezielten Desmodontregeneration in Zahnfleisch
taschen und Spalten, die zwischen einem Implantat und der
Alveolenwand des Kieferknochens verbleiben. Dabei können flä
chige Partien des Gewebeträgers eine Abdeckfunktion zum Abhal
ten ungewünschter Gewebe haben und insbesondere das Einwachsen
von Zahnfleischepithel in den jeweiligen Hohlraum verhindern.
Der erfindungsgemäße Gewebeträger kann gleichermaßen aus re
sorbierbarem und nicht bzw. im wesentlichen nicht resorbierba
rem Material bestehen. Es versteht sich, daß die erwähnten
enossalen Implantate für die Verankerung von Zahnersatzteilen
nicht resorbierbar sind. Als Gewebeträger kommt aber auch
eine resorbierbare Membran in Betracht, die zur Regeneration
des Desmodont in einen dentalen Hohlraum eingebracht wird,
eventuell zusammen mit Knochenersatzmaterial wie z. B. Hydro
xylapatit, Knochen, Knorpel oder mit Hilfe osteogener Proteine
gewonnener Strukturen.
Der erfindungsgemäße Gewebeträger kann aus Knochen-, Knochen
ersatz- oder Knorpelmaterial bestehen, insbesondere körperei
genem Material des Patienten, oder aus menschlichem oder tie
rischem Fremdmaterial. Unter Knochenmaterial sind auch durch
Anwendung osteogener Proteine gewonnene Strukturen zu verste
hen. Die Körperverträglichkeit des Gewebeträgers ist umso
besser, je mehr sein Material den individuellen biologischen
Verhältnissen entspricht.
Es ist Stand der medizinischen Technik, körpereigene Zähne
und Spenderzähne zu transplantieren, wobei auch an den Zähnen
haftendes Desmodontalgewebe übertragen wird. Dabei ist aber
keine vollständige Bedeckung der Zähne mit dem Gewebe gewähr
leistet, so daß es zumindest zonenweise zu einem direkten
Knochenkontakt des implantierten Zahns und den erwähnten Nach
teilen kommen kann. Dem Anmelder sind auch Versuche bekannt,
das Desmodont natürlicher Zähne zu regenerieren, wozu die
Zähne in eine Zellkultur gebracht wurden. Eine erfolgreiche
Gewebevermehrung und vollständige Bedeckung des Zahns mit
Zellen ist in derartigen Primärkulturen nicht immer mit aus
reichender Wahrscheinlichkeit gewährleistet. Auch hat sich
gezeigt, daß es häufig zu Resorptionen der implantierten Zähne
kommt. Die Erfindung geht daher von natürlichen Zähnen als
Gewebeträger ab.
Die erfindungsgemäßen Gewebeträger können eine Standardform
haben oder den patientenspezifischen Bedürfnissen entsprechend
individuell geformt sein.
Die auf den Gewebeträger aufgebrachten Zellen können von
menschlichem oder tierischem Gewebe, insbesondere von patien
teneigenem oder Spendergewebe, vorzugsweise Bindegewebe, wei
ter vorzugsweise Desmodontalgewebe stammen und körperextern
in Zellkultur vermehrt sein. Je ähnlicher die Zellen dem pa
tienteneigenen Desmodontalgewebe sind, desto wahrscheinlicher
ist es, daß sie anwachsen, sich vermehren und zu Gewebe mit
Desmodontcharakter differenzieren. Es besteht die Möglichkeit,
körpereigenes Desmodontalgewebe oder Desmodontalgewebe eines
Spenders in Zellkultur zu züchten. Dasselbe gilt für undiffe
renziertes Stammgewebe, das erst nach Implantation des Gewebe
trägers aufgrund der biologischen und mechanischen Umgebungs
verhältnisse Desmodontcharakter gewinnt. Auch kommt ein für
die Zwecke der Erfindung gezüchteter Gewebetyp in Betracht.
In einer bevorzugten Ausführung stammen die Zellen aus serien
mäßig herstellbaren Zellkulturen. Diese Zellen werden in groß
technischem Maßstab gezüchtet, so daß sie kostengünstig und
schnell auch in größerer Menge zur Verfügung stehen.
Ein Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Gewebeträ
gers besteht darin, seine Beschichtung mit Zellen in einem
Zellkulturgefäß unter Zellkulturbedingungen vorzunehmen. Man
nutzt dabei die natürliche Anhafttendenz der Zellen aus, die
sich selbständig an dem Gewebeträger festsetzen und zelleigene
Haftstrukturen ausbilden. Das Anhaften der Zellen kann durch
eine Vorbehandlung des Gewebeträgers gefördert werden, insbe
sondere eine Beschichtung mit zellanhaftungsfördernden Stoffen
wie z. B. Kollagen, Fibronektin, Laminin und Fibrin. Durch
die Vorbehandlung wird eine Kontaktfläche auf dem Gewebeträger
geschaffen, die der natürlichen Umgebung der Zellen ähnelt.
Die Gewebeträger mit aufgebrachten Zellen gemäß der Erfindung
sind verkehrsfähige Gegenstände. Sie kommen ähnlich wie her
kömmliche zahnärztliche Implantate steril verpackt in den
Verkehr. Eine den Bedürfnissen der Praxis entsprechende zeit
lich begrenzte Lagerung ist ohne weiteres möglich.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von Beispielen näher
erläutert.
In das leere Zahnfach eines zuvor gezogenen Zahns soll ein
Verankerungsteil aus Titan mit Hydroxylapatitbeschichtung für eine Krone
oder Brücke implantiert werden. Das Implantat hat eine Standardform und -größe.
Aus der Alveole des frisch gezogenen oder eines benachbarten
Zahns werden Proben patienteneigenen Desmodontalgewebes ent
nommen, in Zellkulturschalen mit Zellkulturmedium übertragen
und unter geeigneten Bedingungen einige Tage kultiviert. Wenn
sich zeigt, daß die Zellkulturen keimfrei sind und die Zellen
wachsen und sich vermehren, wird das zuvor sterilisierte und
mit Fibronektin beschichtete Implantat in eine Kulturschale
zu den Zellen gegeben. Sobald das Implantat mit genügend Zel
len besiedelt ist, kann es in das Zahnfach eingesetzt werden.
Dazu wird der Kiefer angebohrt, das Implantat in der Höhlung
versenkt und die Schleimhaut wieder zugenäht. Die mitimplan
tierten Zellen können sich jetzt an die neue Umgebung anpas
sen, sich vermehren, Gewebe ausbilden und Verbindungen zur
Kieferknochenwand herstellen. Nach etwa drei bis sechs Monaten
ist der Heilungsprozeß abgeschlossen. Nun wird die Schleimhaut
wieder soweit aufgeschnitten, daß das Implantat für die Mon
tage eines Aufsetzteils zugängig ist. Auf das Aufsetzteil
wird schließlich die Krone oder Brücke aufmontiert.
Wie Beispiel 1 mit einem Gewebeträger, der aus Knochenmaterial
oder Knochenersatzmaterial besteht und eine Form hat, die
den durch pathologische oder Alterungsprozesse bedingten Kno
chenschwund kompensiert.
Wie Beispiel 1 oder 2 mit der Maßgabe, daß die aufzubringenden
Zellen aus anderem patienteneigenem Gewebe, insbesondere ande
rem Bindegewebe, entnommen werden. Die Zellen differenzieren
nach der Implantation in Folge der ortsspezifischen Beanspru
chung zu Gewebe mit Desmodontcharakter.
Wie eines der Beispiele 1 bis 3 mit der Maßgabe, daß die
aufzubringenden Zellen von im Handel erhältlichen Zell
linien abstammen.
Wie eines der Beispiele 1 bis 4 mit der Maßgabe, daß die auf
zubringenden Zellen in Rollerkulturen vermehrt werden.
Wie eines der Beispiele 1 bis 5 mit der Maßgabe, daß der Ge
webeanteil in dem flüssigen Zellkulturmedium durch Zentrifu
gieren aufkonzentriert. Vom Gewebeträger wird ein Abdruck
in einen plastisch verformbaren aushärtenden Material gemacht
und das erhaltene Negativ mit dem Zellkonzentrat befüllt.
Der Gewebeträger wird in den Hohlraum des Negativs einge
bracht. Zwischen dem Boden des Negativs und dem Gewebeträger
besteht ein Kapillarspalt, von dem aus sich die Zellen am
Gewebeträger festsetzen. Wenn die eine Gewebeträgerhälfte
bewachsen ist, wird das Verfahren mit der anderen Hälfte wie
derholt und somit eine allseitige Beschichtung mit künstlich
vemehrten Zellen erhalten.
Wie eines der Beispiele 1 bis 6 mit der Maßgabe, daß das Im
plantat bereits zu Beginn der Zellkultur mit den frisch ge
wonnenen Zellen in die Zellkulturschale gebracht wird.
Bei einem Zahn haben sich am Obergang von Zahnkrone zu Zahn
fleisch verhärtete Anlagerungen gebildet und zu einer Ent
zündung des Zahnfleischs geführt. Die Verhärtungen haben sich
in das Gewebe hinein ausgedehnt und zu einer Rückbildung des
Zahnfleischs geführt, wodurch eine Zahnfleischtasche ent
standen ist. Die Taschenbildung geht mit dem Verlust von
desmodontalem Verankerungsgewebe und Knochen und der Gefahr von Infek
tionen einher, und es droht ein Verlust des Zahns. Bei der
Behandlung werden die Verhärtungen entfernt und die Tasche
gereinigt. Ein Gewebeträger aus resorbierbarem oder nicht
resorbierbarem membranähnlichem Material wird wie in Beispiel
1 bis 6 mit künstlich vermehrten Zellen beschichtet und in
die Tasche implantiert. Zusätzlich kann ein Knochendefekt
mit Knochenersatzmaterial, Knochenmaterial, durch osteogene
Proteine erzeugtem Material, Knorpelmaterial o. ä. aufgefüllt
werden. Nach Anwachsen der Zellen am Zahn, wird der resor
bierbare Gewebeträger aufgelöst bzw. der nicht resorbierbare
Gewebeträger entnommen.
Claims (11)
1. Im Dentalbereich implantierbarer Gewebeträger, auf den
künstlich vermehrte bindegewebsartige Zellen vorzugsweise
im wesentlichen flächendeckend aufgebracht sind, die
Desmodontcharakter haben oder diesen zu gewinnen geeignet
sind.
2. Gewebeträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß er ein Zahnersatzteil oder ein Verankerungselement
dafür, insbesondere ein enossales Implantat ist.
3. Gewebeträger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich
net, daß er ein wenigstens abschnittsweise starrer Körper
mit einer vorzugsweise glatten oder auch strukturierten
äußeren Oberfläche ist.
4. Gewebeträger nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß er wenigstens abschnittsweise aus
vorzugsweise bindegewebswachstumsfördernd strukturiertem
flächigem Material, insbesondere starrem oder flexiblem
Folienmaterial besteht, das insbesondere porös und/oder
membranartig ausgebildet sein kann.
5. Gewebeträger nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß er eine flächige Partie mit Abdeck
funktion zum Abhalten ungewünschter Gewebe aufweist.
6. Gewebeträger nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß er resorbierbar oder nicht bzw. im
wesentlichen nicht resorbierbar ist.
7. Gewebeträger nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß er aus Knochen-, Knochenersatz- oder
Knorpelmaterial besteht, insbesondere körpereigenem Ma
terial des Patienten, oder aus menschlichem oder tieri
schem Fremdmaterial.
8. Gewebeträger nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß die aufgebrachten Zellen von mensch
lichem oder tierischem Gewebe, insbesondere von patien
teneigenem oder Spendergewebe, vorzugsweise Bindegewebe,
weiter vorzugsweise Desmodontalgewebe, stammen und kör
perextern in Zellkultur vermehrt sind.
9. Gewebeträger nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, daß die Zellen aus serienmäßig herstell
baren Zellkulturen stammen.
10. Verfahren zur Herstellung eines implantierbaren Gewebe
trägers nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Beschichtung des Gewebeträgers mit
Zellen in einem Zellkulturgefäß unter Zellkulturbedin
gungen erfolgt.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß
der Gewebeträger eine Vorbehandlung erfährt, insbesondere
eine Beschichtung mit zellanhaftungsfördernden Stoffen
wie z. B. Kollagen, Fibronektin, Laminin und Fibrin.
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