DE4040872C2

DE4040872C2 - Implantat für den Dentalbereich

Info

Publication number: DE4040872C2
Application number: DE19904040872
Authority: DE
Inventors: Klaus Ursus Dr Dr Schendel
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1990-12-20
Filing date: 1990-12-20
Publication date: 1993-10-07
Anticipated expiration: 2010-12-21
Also published as: DE4040872A1; DE4040872C3

Description

Die Erfindung betrifft ein Implantat für den Dentalbereich gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

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 38 39 724 A1 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 34 44 780 A1). 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 00 24 008 A1 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. Die DE 36 27 316 A1 beschreibt Dental implantate, die aus einem festen Kern bestehen, der mit einer Matrix beschichtet ist, in die Kollagenfasern eingearbeitet sind. Die Fasern ragen wenigstens abschnittsweise frei aus der Matrix hervor und bilden eine Schicht an der Oberfläche des Implantats.

Derartige Implantate haben den Nachteil, daß die Fasern nicht regenerationsfähig sind und sich nicht direkt mit dem Knochenma terial verbinden, und daß sich das Einwachsen von Bindegewebe bzw. Knochengewebe in den Bereich der Faserschicht nicht gezielt steuern läßt.

Das DE 89 02 290 U1 beschreibt ein Kieferimplantat aus Titan, mit breiten Kontaktflächen zum Kieferknochen und mit Perfora tionen, die mit Knochenmaterial gefüllt sind. Bei dem Knochen material handelt es sich um demineralisierte getrocknete oder gefriergetrocknete Knochenpartikel.

Aus der DE 28 38 759 A1 ist ein Implantat bekannt, das mit einem Schichtsystem bestehend aus einer die Ionendiffusion verhin dernden passivierenden Schicht und einer oder mehreren physio logisch aktiven Schichten aus sog. wesensgleichen körpereigenen Bestandteilen versehen ist. Als Beispiel für solche Bestandteile sind spekulativ Aminosäuren, Bestandteilen von Aminosäuren, im menschlichen Körper vorkommende Elemente oder deren Verbindungen angeführt. Das einzige konkret genannte Material ist aufge dampftes Kalziumfluorid.

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 0 171 173 A1 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 0 131 831 A2 sind ähnliche Strukturen für subperiostale und enossale Implantate bekannt.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Implantat für den Dental bereich zu schaffen, der die Regeneration von Desmodont optimal fördert.

Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Implantat, wie es im A.1 beschrieben ist.

Vorzugsweise sind die Zellen flächendeckend auf die Ober fläche des Implantats aufgebracht. Man erreicht dadurch ein homogenes Gewebewachstum.

Bei dem erfindungsgemäßen Implantat 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 bindegewebewachstumsfördernd strukturiertem flächigem Material, insbesondere starren oder fle xiblem Folienmaterial bestehen, das 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 Implantate können eine Standardform haben oder den patientenspezifischen Bedürfnissen entsprechend individuell geformt sein.

Die auf den Implantat aufgebrachten Zellen können von menschlichem oder tierischem Gewebe, insbesondere von patien teneigenem oder Spendergewebe, 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 Zell trägers auf Grund 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 Implantats 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 Implantat festsetzen und zelleigene Haftstrukturen ausbilden. Das Anhaften der Zellen kann durch eine Vorbehandlung des Implantats gefördert werden, indem eine Beschichtung mit zellanhaftungsfördernden Stoffen wie z. B. Kollagen, Fibronektin, Laminin und Fibrin erfolgt. Durch die Vorbehandlung wird eine Kontaktfläche auf dem Implantat geschaffen, die der natürlichen Umgebung der Zellen ähnelt.

Die Implantate 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 an Hand von Beispielen näher erläutert.

Beispiel 1

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.

Beispiel 2

Wie Beispiel 1 mit einem Implantat, der aus Knochenmaterial oder Knochenersatzmaterial besteht und eine Form hat, die den durch pathologische oder Alterungsprozesse bedingten Kno chenschwund kompensiert.

Beispiel 3

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.

Beispiel 4

Wie eines der Beispiele 1 bis 3 mit der Maßgabe, daß die aufzubringenden Zellen von im Handel erhältlichen Zell linien abstammen.

Beispiel 5

Wie eines der Beispiele 1 bis 4 mit der Maßgabe, daß die auf zubringenden Zellen in Rollerkulturen vermehrt werden.

Beispiel 6

Wie eines der Beispiele 1 bis 5 mit der Maßgabe, daß der Ge webeanteil in dem flüssigen Zellkulturmedium durch Zentrifu gieren aufkonzentriert wird. Von dem Implantat wird ein Abdruck in einen plastisch verformbaren, aushärtenden Material gemacht und das erhaltene Negativ mit dem Zellkonzentrat befüllt. Der Implantat wird in den Hohlraum des Negativs einge bracht. Zwischen dem Boden des Negativs und dem Implantat besteht ein Kapillarspalt, von dem aus sich die Zellen an dem Implantat festsetzen. Wenn die eine Implantathälfte bewachsen ist, wird das Verfahren mit der anderen Hälfte wie derholt und somit eine allseitige Beschichtung mit künstlich vemehrten Zellen erhalten.

Beispiel 7

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.

Beispiel 8

Bei einem Zahn haben sich am Übergang 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 Implantat 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 das resor bierbare Implantat aufgelöst bzw. das nicht resorbierbare Implantat entnommen.

Claims

1. Implantat für den Dentalbereich, an dessen Oberfläche sich Material biologischen Ursprungs befindet, dadurch gekenn zeichnet, daß das Implantat als Zellträger mit darauf vor der Implantation aufgebrachten, künstlich vermehrten, binde gewebsartigen, lebenden Zellen dient, die Desmodontcha rakter haben oder diesen zu gewinnen geeignet sind.

2. Implantat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zellen flächendeckend auf seine Oberfläche aufgebracht sind.

3. Implantat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß er ein Zahnersatzteil oder ein Verankerungselement dafür, insbesondere ein enossales Implantat ist.

4. Implantat nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn zeichnet, daß es ein wenigstens abschnittsweise starrer Kör per ist.

5. Implantat nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn zeichnet, daß es wenigstens abschnittsweise aus bindegewebe wachstumsfördernd strukturiertem flächigem Material, insbe sondere Folienmaterial besteht, das porös und/oder membran artig ausgebildet sein kann.

6. Implantat nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn zeichnet, daß er eine flächige Partie mit Abdeckfunktion zum Abhalten ungewünschter Gewebe aufweist.

7. Implantat nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn zeichnet, daß es resorbierbar ist.

8. Implantat nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn zeichnet, daß es nicht resorbierbar ist.

9. Implantat nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekenn zeichnet, daß es aus Knochenmaterial, einschließlich unter Anwendung osteogener Proteine gewonnener Strukturen, aus Knochenersatzmaterial oder Knorpelmaterial besteht, insbe sondere körpereigenem Material des Patienten, oder aus mensch lichem oder tierischem Fremdmaterial.

10. Implantat nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekenn zeichnet, daß die aufgebrachten Zellen von menschlichem oder tierischem Bindegewebe, insbesondere von patienteneigenem oder Spendergewebe, vorzugsweise Desmodontalgewebe, stammen und körperextern in Zellkultur vermehrt sind.

11. Implantat nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekenn zeichnet, daß die Zellen aus serienmäßig hergestellten Zell kulturen stammen.

12. Verfahren zur Herstellung eines Implantats nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschich tung des Implantats mit lebenden Zellen in einem Zellkultur gefäß unter Zellkulturbedingungen erfolgt.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Implantat eine Vorbehandlung erfährt, in dem eine Beschich tung mit zellanhaftungsfördernden Stoffen wie z. B. Kollagen, Fibronektin, Laminin und Fibrin erfolgt.