EP3979944A1 - Zahnimplantat mit unterschiedlichen oberflächenrauheiten - Google Patents

Zahnimplantat mit unterschiedlichen oberflächenrauheiten

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Publication number
EP3979944A1
EP3979944A1 EP20703278.0A EP20703278A EP3979944A1 EP 3979944 A1 EP3979944 A1 EP 3979944A1 EP 20703278 A EP20703278 A EP 20703278A EP 3979944 A1 EP3979944 A1 EP 3979944A1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
dental implant
implant according
abutment
implant
surface roughness
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP20703278.0A
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English (en)
French (fr)
Inventor
André Schöne
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Vita Zahnfabrik H Rauter GmbH and Co KG
Original Assignee
Vita Zahnfabrik H Rauter GmbH and Co KG
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Filing date
Publication date
Application filed by Vita Zahnfabrik H Rauter GmbH and Co KG filed Critical Vita Zahnfabrik H Rauter GmbH and Co KG
Publication of EP3979944A1 publication Critical patent/EP3979944A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • A61L2430/12—Materials or treatment for tissue regeneration for dental implants or prostheses

Definitions

  • the present invention relates to a dental implant that has different areas with different surface roughness.
  • Implants are artificial materials implanted in the body that are intended to remain in the body permanently or at least for a longer period of time.
  • Dental implants are inserted into the jawbone and act as an artificial tooth root as a carrier for prosthetic restorations. To do this, they are either screwed into the jawbone using screw threads or inserted. The aim is for the implant to bond with the surrounding bone to form a solid, extremely resilient carrier unit.
  • the use of such dental implants has the advantage that it is not necessary to resort to the adjacent teeth in order to fix the prosthetic restoration, such as bridges or individual crowns, so that they do not have to be ground.
  • the dental implants are expected to provide stable support for the dentures attached to them on the one hand and to establish a fast and permanent connection with the surrounding tissue on the other.
  • it has proven to be advantageous to provide the implant with a roughened surface that facilitates the accumulation of bone cells.
  • EP 0 388 576 describes an implant which is provided with a porous surface and is intended to be inserted into a bone, the surface of which has a microroughness with a pore size of the order of magnitude of 2 ⁇ m and less.
  • DE 10 2005 006 979 discloses an intra-osseous dental implant with an implant body which is designed for insertion into a jawbone, and an implant post which has a connection section for connecting a prosthetic structure, at least the implant body being made of a ceramic material and wherein the The implant is designed in at least two parts, so that the implant body and the implant post are separate parts.
  • DE19828018 A1 describes a metallic self-tapping screw implant for anchoring dentures, which has a highly polished neck.
  • EP 1 982 671 discloses a tooth implant with a surface made of a ceramic material which has a topography with a core roughness S k of less than 1 ⁇ m and an inclination Ss k of less than zero.
  • This object is achieved by a dental implant that has different areas with different surface roughness.
  • a first object of the present invention is therefore a dental implant consisting entirely or partially of ceramic, comprising an intra-osseous area (1) for growing into a jawbone, an abutment (3) for receiving a prosthetic restoration, and one between the intra-osseous area (1) and the implant neck (2) arranged on the abutment (3) for the attachment of gingival cells, characterized in that the endosseous region (1), the implant neck (2) and the abutment (3) each have different mean surface roughness Ra, measured according to DIN EN ISO 4287, where the endosseous region (1) has an average surface roughness Ra (E) of 1.2 to 2.0 ⁇ m; the implant neck (2) has an average surface roughness Ra (H) of 0.04 to 0.2 ⁇ m; and the abutment has an average surface roughness Ra (A) of 0.25 to 0.7 ⁇ m.
  • the endosseous region (1) has an average surface roughness Ra (E) of 1.2 to 2.0 ⁇ m
  • the implant neck (2) has an average surface roughness Ra (H) of 0.04 to 0.2 ⁇ m
  • the dental implant according to the invention shows an excellent growing-in time, even with different types of tissue, and offers a stable bond with the prosthetic restoration. Due to the different surface roughness of the different areas of the dental implant according to the invention, the duration of the treatment can be significantly shortened and the implant can be loaded a short time after it has been inserted into the jawbone, thereby improving patient care.
  • the growing-in time of the implants of the prior art is usually 3 months for the lower jaw and 6 months for the upper jaw, while the times for the implants according to the invention could be significantly reduced.
  • the growing-in time for the lower jaw is approximately 2 months and for the upper jaw approximately 4 months.
  • the intra-osseous area of the implant i.e. the part of the implant that is inserted into the jawbone and anchored in the jawbone, in the form of a thread. Therefore, an embodiment of the present invention is preferred in which the intra-osseous area of the dental implant has a thread.
  • the thread is preferably a self-tapping thread.
  • the dental implant does not have a self-tapping thread.
  • the length of the thread is preferably chosen so that sufficient anchoring in the bone is achieved.
  • the growth rate of the implant can be further improved if the surface of the intra-osseous area has, in addition to the macro-roughness proposed in the prior art, a micro-roughness superimposed on this. Roughening the surface increases the surface that is available to the bone cells for attachment, but it has been found that common surfaces, for example roughened by sandblasting, have sharp edges that are avoided by bone cells.
  • a surface could be created which, in addition to a macroscopic surface roughness, had a superimposed microroughness, which is reflected in a certain porosity of the surface. It was surprisingly found that the deposition of the bone cells can be significantly improved if the macrostructured surface of the endosseous area continues to have a micro-roughness. In clinical trials with human CAL72 osteosarcoma cells, a significantly increased accumulation of cells could be observed after just 24 hours compared to conventional implants. Accordingly, an embodiment of the present invention is preferred in which the surface of the intra-osseous region of the dental implant according to the invention has a micro-roughness superimposed on the macrostructured surface. This micro-roughness is particularly evident through the porosity of the macrostructured surface and rounded surface structures.
  • the surface of the intra-osseous region of the dental implant according to the invention has a microstructure with an average pore size of 2 ⁇ m or less, preferably 0.5 to 1 ⁇ m.
  • the mean pore size of the macrostructure is around 4 to 8 ⁇ m.
  • a correspondingly structured surface can be obtained, for example, by treating the surface by means of sandblasting followed by chemical etching of the surface and a subsequent heat treatment. Therefore, an embodiment is preferred in which the intra-osseous area of the dental implant according to the invention is obtained by treating the corresponding surface by means of sandblasting, followed by chemical etching and a final heat treatment.
  • the heat treatment at temperatures of 900 to 1500 ° C, preferably 1200 to 1400 ° C. It was found that treating the surface by means of sandblasting can achieve significantly better surface roughness than, for example, machining the surface.
  • the endosseous area has a macro roughness with values of the mean surface roughness Ra (Emakro) of 1.2 to 2.0 ⁇ m, preferably 1.2 to 1.8 ⁇ m, in particular 1.4 to 1, 6 pm, determined in accordance with DIN EN ISO 4287. It was surprisingly found that the growing-in time of the implant could be significantly shortened if the intra-osseous area has an average surface roughness in the stressed area.
  • Ra mean surface roughness
  • the intra-osseous area of the tooth implant according to the invention has a micro-roughness with values of the mean surface roughness Ra (Emicro) of 0.1 to 0.7 ⁇ m, preferably 0.2 to 0.5 ⁇ m.
  • the ratio of macro roughness to micro roughness, expressed as Ra (Emakro) / Ra (Emicro) of the intra-osseous region, is particularly preferably 20: 1 to 3: 1, preferably 10: 1 to 1.5: 1.
  • the macro roughness of the surface can be determined, for example, with the aid of a Hommel Wave system (Hommel Wave, VS-Schwenningen, Germany).
  • the microstructure of such a surface can be analyzed, for example, with confocal laser scanning microscopy (LEXT OLS4000, Olympus, Tokyo, Japan).
  • the tooth implant according to the invention is designed in such a way that optimal anchoring in the bone is achieved.
  • the maximum diameter of the implant neck does not exceed the diameter of the endosseous area of the implant. Therefore, an embodiment of the dental implant according to the invention is preferred in which the dental implant is designed in the shape of a pin, the maximum diameter of the implant neck being less than or equal to the maximum diameter of the intra-osseous area. In this way, good vertical bone preservation can be ensured.
  • the maximum diameter in each case denotes a straight line running through the central axis of the dental implant, which forms the greatest possible distance between two intersection points with a line encircling the dental implant in the corresponding area orthogonally to the central axis and corresponding to the circumference of the dental implant in this area.
  • the central axis of the dental implant corresponds to the axis which runs in the direction of the greatest extent of the implant through its center.
  • the implant neck is usually the part (area) of a dental implant that comes into contact with the soft tissue, especially the gums, and on which gingival cells are supposed to attach in order to ensure an optimal hold and long-term use of the implant.
  • the implant neck has a significantly lower surface roughness than the intraosseous region of the implant.
  • An optimal and lasting attachment of the gingival cells to the implant neck could be achieved if the mean surface roughness of the implant neck is not more than 0.25 ⁇ m.
  • the implant neck of the tooth implant according to the invention has an average surface roughness Ra (H) of 0.04 to 0.2 ⁇ m, preferably 0.06 to 0.16 ⁇ m and particularly preferably 0.08 to 0 , 12 pm.
  • the implant neck has an average surface roughness R a (H) of less than 0.10 ⁇ m.
  • the mean surface roughness Ra (H) is particularly preferably in the range from 0.04 to 0.95 ⁇ m, for example 0.05 to 0.09 ⁇ m.
  • the mean surface roughness is measured in accordance with DIN EN ISO 4287. It has been shown in the context of the present invention that surface roughness in the stressed area promotes the accumulation of gingival cells on the one hand, but also prevents the gums from later receding at the point where the implant penetrates the jaw.
  • the tooth implant according to the invention has a ratio of the surface roughness of the implant neck and the intra-osseous area (Ra (H) / Ra (E)) of 1: 5 to 1:50, preferably 1:10 to 1:20.
  • the implant has a taper between the intra-osseous area and the implant neck, that is to say where the transition from hard tissue to soft tissue takes place.
  • the implant neck has a conical section in which the diameter preferably tapers from the side facing the abutment to the side facing the intraosseous area.
  • the implant neck has a conical section and a recess that encircles the implant neck orthogonally to the central axis of the dental implant, in particular a horizontally encircling groove. It has surprisingly been shown that the inclusion of such a groove promotes the effect of platform switching, with good vertical bone preservation being observed in this area due to the smaller diameter compared to the intraosseous area of the dental implant according to the invention.
  • the groove running horizontally around the implant neck preferably directly adjoins the intra-osseous area of the implant.
  • the groove is arranged between the intra-osseous area and the conical section of the implant neck. In a particularly preferred embodiment, this groove has a width of 0.1 to 0.4 mm, preferably 0.15 to 0.3 mm.
  • the groove in the dental implant according to the invention can be used to identify the ideal screw-in depth of the implant.
  • the conical section of the implant neck preferably has the same mean surface roughness Ra as the implant neck.
  • the conical section of the implant neck has a height of 0.5 to 3 mm, preferably 1.5 to 2.5 mm.
  • the dental implant according to the invention also has an abutment for receiving a prosthetic restoration.
  • the prosthetic restoration is, for example, a bridge or a crown.
  • the design and surface of the abutment are designed for an optimal bond between the implant and a prosthetic restoration.
  • the abutment therefore has one or more depressions in order to enable a secure bond with the prosthetic restoration.
  • Such a deepening can be used, for example, to fix the prosthetic restoration using clips or according to the tongue and groove principle.
  • the abutment has a lamellar design. These lamellae are preferably one or more horizontal micro-grooves in the surface of the abutment. This special design of the surface of the abutment significantly improves the definitive attachment of the prosthetic restoration.
  • the abutment of the dental implant according to the invention has an average surface roughness Ra (A) of 0.25 to 0.7 ⁇ m, preferably 0.3 to 0.6 ⁇ m, particularly preferably 0.3 to 0.5 ⁇ m and especially from 0.25 to below 0.5 ⁇ m, for example 0.25 to 0.44 ⁇ m, each determined in accordance with DIN EN ISO 4287.
  • the abutment has a height of 2.5 to 5.5 mm, preferably 3.5 to 5.0 mm. It was surprisingly found that with an abutment at the selected height, an angle correction in the anterior tooth area can be avoided when fitting the prosthetic restoration.
  • the tooth implant according to the invention has a ratio of the mean surface roughness of the implant neck and the abutment, expressed as Ra (H) / Ra (A) of 1:20 to 1: 1.5, preferably 1:10 to 1: 3, 5, the surface roughness being determined in accordance with DIN EN ISO 4287.
  • the tooth implant according to the invention has a ratio of the mean surface roughness of the abutment and the endosseous area, expressed as Ra (A) / Ra (E) of 1: 8 to 1: 1.5, preferably 1: 5 to 1: 3.5, the surface roughness being determined in accordance with DIN EN ISO 4287.
  • the dental implant according to the invention is preferably designed in one piece. There are no special requirements to be placed on the ceramic material of the implant as long as it is biocompatible and harmless to health.
  • the dental implant according to the invention consists wholly or partly of ceramic. Oxide ceramics have proven to be particularly suitable materials. An embodiment is therefore preferred in which the tooth implant according to the invention consists entirely or partially of an oxide ceramic, comprising one or more Oxides of the metals selected from aluminum, zirconium, yttrium, cerium, hafnium, magnesium and mixtures and combinations thereof.
  • the dental implant according to the invention consists or comprises wholly or partially stabilized zirconium oxide.
  • zirconium oxide stabilized with yttrium oxide is used as the material for producing the dental implant according to the invention, the proportion of zirconium oxide stabilized with yttrium oxide preferably at least 90% by weight, particularly preferably at least 95% by weight and in particular at least 98% by weight. %, based on the total weight of the dental implant.
  • a subsequent isostatic printing process improves the material quality and lowers the risk of failure of the implant.
  • the material of the dental implant according to the invention is preferably tooth-colored. In this way, the basis for a high aesthetic quality of the prosthetic restoration can be laid and the implant is prevented from "showing through”.
  • the ceramic dental implants of the present invention show advantages over metallic implants not only with regard to their aesthetic appearance and their strength, but also with regard to the accumulation of bone cells and the spread of gingival fibroblasts.
  • Figure 1 shows an example of a schematic representation of a ceramic tooth implant according to the invention (based on a yttrium oxide stabilized zirconium oxide) with enossal area 1 (the part of the tooth implant that is used for anchoring in the jawbone), abutment 3 and implant neck 2.
  • a conical section 4 is also shown , which forms the implant neck 2 and a horizontally circumferential groove 5, which is arranged below the conical section 4 and which is connected to the thread of the intra-osseous area.
  • FIG. 2 shows an SEM image of the surface of the intra-osseous area of the dental implant according to the invention, the microstructuring of the macroscopically rough surface can be seen.
  • the areas that appear darker in the image are deeper and form a physical retention of the implant directly after the implant has been inserted into the bone.
  • the observed high level of acceptance of the bone cells is attributed to the micro-roughness of the surface and creates the prerequisite for the tooth implant according to the invention to grow in without gaps.
  • FIG. 3 shows bone cells deposited on the surface of the intra-osseous area of a dental implant according to the invention. The surface accumulation / expansion of the cells can be clearly seen.
  • FIG. 4 shows the spread of gingival fibroblasts after 24 hours on the implant neck of a dental implant according to the invention.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Zahnimplantat, das verschiedene Bereiche mit unterschiedlichen Oberflächenrauheiten aufweist.

Description

Zahnimplantat mit unterschiedlichen Oberflächenrauheiten
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Zahnimplantat, das verschiedene Bereiche mit unterschiedlichen Oberflächenrauheiten aufweist.
Implantate sind in den Körper eingepflanzte künstliche Materialien, die permanent oder zumindest für einen längeren Zeitraum im Körper verbleiben sollen. Zahnimplantate werden in den Kieferknochen eingesetzt und übernehmen dort als Träger von prothetischen Versorgungen die Funktion einer künstlichen Zahnwurzel. Hierzu werden sie entweder mittels Schraubgewinde in den Kieferknochen eingedreht oder eingesteckt. Das Ziel ist es, dass sich das Implantat mit dem umgebenen Knochen zu einer festen, äußerst belastbaren Trägereinheit verbindet. Die Verwendung solcher Zahnimplantate hat den Vorteil, dass für die Befestigung der prothetischen Versorgung, wie Brücken oder Einzelkronen, nicht auf die angrenzenden Zähne zurückgriffen werden muss, so dass diese nicht beschliffen werden müssen.
Von den Zahnimplantaten wird dabei erwartet, dass sie zum einen eine stabile Stütze für den auf ihnen angebrachten Zahnersatz bieten und zum anderen eine schnelle und dauerhafte Verbindung mit dem sie umgebenden Gewebe eingehen. Um beispielsweise das Einwachsen des Zahnimplantats zu fördern, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, das Implantat mit einer angerauten Oberfläche zu versehen, die die Anlagerung von Knochenzellen erleichtert. Demgegenüber steht die Forderung nach einer Oberfläche, auf der die prothetische Versorgung aufgebracht und verbunden werden kann.
EP 0 388 576 beschreibt ein mit einer porösen Oberfläche versehenes, zum Einsetzen in einen Knochen bestimmtes Implantat, dessen Oberfläche eine Mikrorauigkeit mit einer Porengröße in der Größenordnung von 2 pm und weniger aufweist.
DE 10 2005 006 979 offenbart ein enossales Zahnimplantat mit einem Implantatkörper, der für das Einsetzen in einen Kieferknochen ausgebildet ist, und einem Implantatpfosten, der einen Anschlussabschnitt zum Anschluss eines prothetischen Aufbaus aufweist, wobei zumindest der Implantatkörper aus einem keramischen Material hergestellt ist und wobei das Implantat mindestens zweiteilig ausgebildet ist, so dass Implantatkörper und Implantatpfosten getrennte Teile sind. DE19828018 Al beschreibt ein metallisches selbstschneidendes Schraubenimplantat zur Verankerung von Zahnersatz, welches einen hochglanzpolierten Hals aufweist.
EP 1 982 671 offenbart ein Zahnimplantat mit einer Oberfläche aus einem keramischen Material, die eine Topographie mit einer Kernrauhtiefe Sk von kleiner als 1 pm und eine Schiefe Ssk von kleiner 0 aufweist.
Obwohl der Stand der Technik eine Reihe von Lösungen bereitstellt, wie das Einwachsen des Implantats in den Knochen gefördert werden kann, besteht weiterhin der Bedarf nach einem Implantat, das nicht nur von Hartgewebezellen, wie Knochenzellen, sondern auch von Weichgewebezellen wie Gingivazellen angenommen wird. Es hat sich gezeigt, dass Weichgewebezellen andere Oberflächenstrukturen als Hartgewebezellen bevorzugen. Um zu vermeiden, dass es insbesondere an den Kontaktstellen zwischen Implantat und Zahnfleisch zu einem Zurückweichen des Zahnfleischs und damit zu einem Freiliegen zumindest eines Teils des Implantats kommt, muss daher eine Lösung gefunden werden, die die Anlagerung beider Zelltypen, Hartgewebezellen und Weichgewebezellen, an die Oberfläche des Implantats fördert.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Zahnimplantat zur Verfügung zu stellen, das nicht nur eine gute Verwachsung mit dem Knochen zeigt, sondern auch die Anlagerung von Weichgewebezellen, insbesondere Gingivazellen, erlaubt.
Diese Aufgabe wird durch ein Zahnimplantat gelöst, das verschiedene Bereiche mit unterschiedlicher Oberflächenrauheit aufweist.
Ein erster Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher ein Zahnimplantat bestehend ganz oder teilweise aus Keramik, umfassend einen enossalen Bereich (1) zum Einwachsen in einen Kieferknochen, ein Abutment (3) zur Aufnahme einer prothetischen Versorgung, und einen zwischen dem enossalen Bereich (1) und dem Abutment (3) angeordneten Implantathals (2) zur Anlagerung von Gingivazellen, dadurch gekennzeichnet, dass der enossale Bereich (1), der Implantathals (2) und das Abutment (3) jeweils voneinander unterschiedliche mittlere Oberflächenrauheiten Ra, gemessen gemäß DIN EN ISO 4287, aufweisen, wobei der enossale Bereich (1) eine mittlere Oberflächenrauheit Ra (E) von 1,2 bis 2,0 pm; der Implantathals (2) eine mittlere Oberflächenrauheit Ra (H) von 0,04 bis 0,2 pm; und das Abutment eine mittlere Oberflächenrauheit Ra (A) von 0,25 bis 0,7 pm aufweist.
Durch die unterschiedlichen Oberflächenrauheiten des enossalen Bereichs, des Implantathalses und des Abutments wird eine verbesserte Anlagerung der unterschiedlichen Gewebezellen erreicht, wobei insbesondere durch eine entsprechende Oberflächenrauheit des Implantathalses vermieden wird, dass es zu einem Freiliegen des Implantathalses durch zurückweichendes Zahnfleisch kommt. Das erfindungsgemäße Zahnimplantat zeigt so eine hervorragende Einwachszeit, auch bei unterschiedlichen Gewebearten und bietet einen stabilen Verbund mit der prothetischen Versorgung. Durch die unterschiedlichen Oberflächenrauheiten der verschiedenen Bereiche des erfindungsgemäßen Zahnimplantats kann die Behandlungsdauer deutlich verkürzt und das Implantat bereits kurze Zeit nach dem Einsetzen in den Kieferknochen belastet werden, wodurch eine verbesserte Versorgung des Patienten erreicht wird. So beträgt beispielsweise die Einwachszeit der Implantate des Standes der Technik üblicherweise 3 Monate für den Unterkiefer und 6 Monate für den Oberkiefer während für die erfindungsgemäßen Implantate die Zeiten deutlich reduziert werden konnten. Für die erfindungsgemäßen Implantate beträgt die Einwachszeit für den Unterkiefer etwa 2 Monate und für den Oberkiefer etwa 4 Monate.
Um einen optimalen Halt des Implantats im Kieferknochen zu erreichen, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, den enossalen Bereich des Implantats, also der Teil des Implantats, der in den Kieferknochen eingebracht wird und der Verankerung im Kieferknochen dient, in Form eines Gewindes auszubilden. Daher ist eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bevorzugt, in der der enossale Bereich des Zahnimplantats ein Gewinde aufweist. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Gewinde um ein selbstschneidendes Gewinde. In einer weiteren Ausführungsform weist das Zahnimplantat kein selbstschneidendes Gewinde auf. Die Länge des Gewindes ist vorzugsweise so gewählt, dass eine ausreichende Verankerung im Knochen erzielt wird. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung hat es sich gezeigt, dass die Einwachsgeschwindigkeit des Implantats weiterhin verbessert werden kann, wenn die Oberfläche des enossalen Bereichs neben der im Stand der Technik vorgeschlagenen Makrorauheit eine diese überlagernde Mikrorauheit aufweist. Durch das Anrauen der Oberfläche wird zwar die Oberfläche, die den Knochenzellen für eine Anlagerung zur Verfügung steht, vergrößert, es wurde jedoch gefunden, dass übliche, beispielsweise mittels Sandbestrahlung angeraute Oberflächen scharfe Kanten aufweisen, die von Knochenzellen gemieden werden.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung konnte durch Abrunden dieser Kanten eine Oberfläche geschaffen werden, die neben einer makroskopischen Oberflächenrauheit eine diese überlagernde Mikrorauheit aufwies, was sich in einer gewissen Porosität der Oberfläche widerspiegelt. Es wurde überraschend gefunden, dass die Anlagerung der Knochenzellen signifikant verbessert werden kann, wenn die makrostrukturierte Oberfläche des enossalen Bereichs weiterhin eine Mikrorauheit aufwies. So konnte in klinischen Versuchen mit menschlichen CAL72 Osteosarcomazellen bereits nach 24 Stunden eine deutlich erhöhte Anlagerung der Zellen beobachtet werden, im Vergleich zu herkömmlichen Implantaten. Entsprechend ist eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bevorzugt, in der die Oberfläche des enossalen Bereichs des erfindungsgemäßen Zahnimplantats eine die makrostrukturierte Oberfläche überlagernde Mikrorauheit aufweist. Diese Mikrorauheit äußerst sich insbesondere durch eine Porosität der makrostrukturierten Oberfläche und abgerundete Oberflächenstrukturen.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Oberfläche des enossalen Bereich des erfindungsgemäßen Zahnimplantats eine Mikrostruktur mit einer mittleren Porengröße von 2 pm oder weniger, vorzugsweise 0,5 bis 1 pm auf. Die mittlere Porengröße der Makrostruktur liegt in etwa bei 4 bis 8 pm.
Eine entsprechend strukturierte Oberfläche ist beispielsweise durch Behandlung der Oberfläche mittels Sandstrahlen gefolgt von chemischem Ätzen der Oberfläche und einer abschließenden Wärmebehandlung erhältlich. Daher ist eine Ausführungsform bevorzugt, in der der enossale Bereich des erfindungsgemäßen Zahnimplantats durch Behandlung der entsprechenden Oberfläche mittels Sandstrahlen, gefolgt von chemischem Ätzen und einer abschließenden Wärmebehandlung erhalten wird. In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Wärmebehandlung bei Temperaturen von 900 bis 1500 °C, vorzugsweise 1200 bis 1400 °C vorgenommen. Dabei wurde gefunden, dass durch die Behandlung der Oberfläche mittels Sandstrahlen deutlich verbesserte Oberflächenrauheiten erhalten werden können als beispielsweise mittels maschineller Bearbeitung der Oberfläche. Weiterhin wurde überraschend gefunden, dass die anschließenden Behandlungen der Oberfläche wie das chemische Ätzen und die Wärmebehandlung keinen Einfluss auf die eigentliche Makrostrukturierung der Oberfläche haben, sondern lediglich die gewünschte Mikrostrukturierung erlauben. Ein geeignetes Verfahren zum Erhalt einer solchen Oberfläche ist beispielsweise in WO 2009/007338 beschrieben.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Zahnimplantats weist der enossale Bereich eine Makrorauheit mit Werten der mittleren Oberflächenrauheit Ra(Emakro) von 1,2 bis 2,0 pm, vorzugsweise 1,2 bis 1,8 pm, insbesondere von 1,4 bis 1,6 pm auf, bestimmt gemäß DIN EN ISO 4287. Es wurde überraschend gefunden, dass die Einwachszeit des Implantats deutlich verkürzt werden konnte, wenn der enossale Bereich eine mittlere Oberflächenrauheit im beanspruchten Bereich aufweist.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist der enossale Bereich des erfindungsgemäßen Zahnimplantats eine Mikrorauheit mit Werten der mittleren Oberflächenrauheit Ra(Emikro) von 0, 1 bis 0,7 pm, vorzugsweise 0,2 bis 0,5 pm auf. Besonders bevorzugt beträgt das Verhältnis von Makrorauheit zu Mikrorauheit, ausgedrückt als Ra(Emakro)/Ra(Emikro) des enossalen Bereichs 20 : 1 bis 3 : 1, vorzugsweise 10 : 1 bis 1,5 : 1 .
Die Makrorauheit der Oberfläche kann beispielsweise mit Hilfe eines Hommel- Wave-Systems (Hommel Wave, VS-Schwenningen, Deutschland) bestimmt werden. Die Mikrostruktur einer solchen Oberfläche lässt sich beispielsweise mit konfokaler Laserscanningmikroskopie (LEXT OLS4000, Olympus, Tokyo, Japan) analysieren.
Das erfindungsgemäße Zahnimplantat ist so ausgebildet, dass eine optimale Verankerung im Knochen erreicht wird. Um Knochenverlust durch Druckbelastung, beispielsweise bei einem zu tief im Knochen sitzenden Implantat zu vermeiden, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn der maximale Durchmesser des Implantathalses den Durchmesser des enossalen Bereich des Implantats nicht übersteigt. Daher ist eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Zahnimplantats bevorzugt, in der das Zahnimplantat stiftförmig ausgebildet ist, wobei der maximale Durchmesser des Implantathalses kleiner oder gleich dem maximalen Durchmesser des enossalen Bereichs ist. Auf diese Weise kann ein guter vertikaler Knochenerhalt gewährleistet werden. Der maximale Durchmesser bezeichnet dabei jeweils eine durch die Mittelachse des Zahnimplantats verlaufende Gerade, die den größtmöglichen Abstand zweier Schnittpunkte mit einer das Zahnimplantat im entsprechenden Bereich orthogonal zur Mittelachse umlaufenden, dem Umfang des Zahnimplantats in diesem Bereich entsprechenden Linie bildet. Die Mittelachse des Zahnimplantats entspricht dabei der Achse, die in Richtung der größten Ausdehnung des Implantats durch dessen Mittelpunkt verläuft.
Der Implantathals ist in der Regel der Teil (Bereich) eines Zahnimplantats, der mit dem Weichgewebe, insbesondere dem Zahnfleisch, in Kontakt kommt und an den sich Gingivazellen anlagern sollen, um einen optimalen Halt und eine lange Nutzung des Implantats zu gewährleisten. Um eine Anlagerung der Gingivazellen zu fördern hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn der Implantathals eine deutlich geringere Oberflächenrauheit als der enossale Bereich des Implantats aufweist. Eine optimale und anhaltende Anlagerung der Gingivazellen an den Implantathals konnte erreicht werden, wenn die mittlere Oberflächenrauheit des Implantathalses nicht mehr als 0,25 pm aufweist. Daher ist eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bevorzugt, in der der Implantathals des erfindungsgemäßen Zahnimplantats eine mittlere Oberflächenrauheit Ra(H) von 0,04 bis 0,2 pm, vorzugsweise 0,06 bis 0,16 pm und besonders bevorzugt 0,08 bis 0,12 pm aufweist. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist der Implantathals eine mittlere Oberflächenrauheit Ra(H) von weniger als 0,10 pm auf. Speziell bevorzugt liegt die mittlere Oberflächenrauheit Ra(H) im Bereich von 0,04 bis 0,95 pm, beispielsweise 0,05 bis 0,09 pm . Die mittlere Oberflächenrauheit wird dabei gemäß DIN EN ISO 4287 gemessen. Es hat sich im Rahmen der vorliegenden Erfindung gezeigt, dass durch Oberflächenrauheiten im beanspruchten Bereich zum einen die Anlagerung von Gingivazellen gefördert wird, zum anderen aber auch ein späteres Zurückweichen des Zahnfleischs an der Eindringstelle des Implantats in den Kiefer verhindert werden kann.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist das erfindungsgemäße Zahnimplantat ein Verhältnis der Oberflächenrauheiten des Implantathalses und des enossalen Bereichs (Ra(H)/Ra(E)) von 1 : 5 bis 1 : 50, vorzugsweise 1 : 10 bis 1 : 20 auf. Um die Stabilität des erfindungsgemäßen Zahnimplantats zu verbessern, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn das Implantat zwischen dem enossalen Bereich und dem Implantathals, also dort wo der Übergang von Hartgewebe zu Weichgewebe erfolgt, eine Verjüngung aufweist. Daher ist eine Ausführungsform bevorzugt, in der der Implantathals einen konusförmigen Abschnitt aufweist, bei dem sich vorzugsweise der Durchmesser von der dem Abutment zugewandten Seite zu der dem enossalen Bereich zugewandten Seite verjüngt.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist der Implantathals einen konusförmigen Abschnitt und eine den Implantathals orthogonal zur Mittelachse des Zahnimplantats umlaufende Vertiefung auf, insbesondere eine horizontal umlaufende Rille auf. Es hat sich überraschend gezeigt, dass die Einbeziehung einer solchen Rille den Effekt des Plattformswitching fördert, wobei durch den geringeren Durchmesser im Vergleich zum enossalen Bereich des erfindungsgemäßen Zahnimplantats in diesem Bereich ein guter vertikaler Knochenerhalt beobachtet wurde. Die den Implantathals horizontal umlaufene Rille grenzt vorzugsweise direkt an den enossalen Bereich des Implantats an. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Rille zwischen dem enossalen Bereich und dem konusförmigen Abschnitt des Implantathalses angeordnet. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform hat diese Rille eine Breite von 0,1 bis 0,4 mm, vorzugsweise 0,15 bis 0,3 mm. Als weiterer Vorteil kann die Rille in dem erfindungsgemäßen Zahnimplantat dazu herangezogen werden, die ideale Einschraubtiefe des Implantats zu kennzeichnen.
Der konusförmige Abschnitt des Implantathalses weist vorzugsweise die gleiche mittlere Oberflächenrauheit Ra wie der Implantathals auf. In einer bevorzugten Ausführungsform weist der konusförmige Abschnitt des Implantathalses eine Höhe von 0,5 bis 3 mm, vorzugsweise 1,5 bis 2,5 mm auf.
Das erfindungsgemäße Zahnimplantat weist weiterhin ein Abutment zur Aufnahme einer prothetischen Versorgung auf. Bei der prothetischen Versorgung handelt es sich beispielsweise um eine Brücke oder eine Krone. Design und Oberfläche des Abutments sind für einen optimalen Verbund des Implantats mit einer prothetischen Versorgung gestaltet. In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Abutment daher eine oder mehrere Vertiefungen auf, um einen sicheren Verbund mit der prothetischen Versorgung zu ermöglichen. Eine solche Vertiefung kann beispielsweise dazu verwendet werden, die prothetische Versorgung mittels Klammern oder nach dem Nut-und-Feder-Prinzip zu befestigen.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist das Abutment eine Lamellengestaltung auf. Bei diesen Lamellen handelt es sich vorzugsweise um eine oder mehrere horizontale Mikrorillen in der Oberfläche des Abutments. Diese besondere Ausgestaltung der Oberfläche des Abutments verbessert wesentlich die definitive Befestigung der prothetischen Versorgung.
In einer weiterhin bevorzugten Ausführungsform weist das Abutment des erfindungsgemäßen Zahnimplantats eine mittlere Oberflächenrauheit Ra(A) von 0,25 bis 0,7 pm, vorzugsweise 0,3 bis 0,6 pm, besonders bevorzugt 0,3 bis 0,5 pm und speziell von 0,25 bis unterhalb von 0,5 pm, beispielsweise 0,25 bis 0,44 pm auf, jeweils bestimmt gemäß DIN EN ISO 4287. In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Abutment eine Höhe von 2,5 bis 5,5 mm, vorzugsweise 3,5 bis 5,0 mm auf. Es wurde überraschend gefunden, dass mit einem Abutment in der gewählten Höhe eine Winkelkorrektur im Frontzahnbereich beim Einpassen der prothetischen Versorgung vermieden werden kann.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist das erfindungsgemäße Zahnimplantat ein Verhältnis der mittleren Oberflächenrauheiten des Implantathalses und des Abutments, ausgedrückt als Ra(H)/Ra(A) von 1 : 20 bis 1 : 1,5, vorzugsweise 1 : 10 bis 1 : 3,5 auf, wobei die Oberflächenrauheiten jeweils gemäß DIN EN ISO 4287 bestimmt sind.
In einer weiterhin bevorzugten Ausführungsform weist das erfindungsgemäße Zahnimplantat ein Verhältnis der mittleren Oberflächenrauheiten des Abutments und des enossalen Bereichs, ausgedrückt als Ra(A)/Ra(E) von 1 :8 bis 1 : 1,5, vorzugsweise 1 : 5 bis 1 : 3,5 auf, wobei die Oberflächenrauheiten jeweils gemäß DIN EN ISO 4287 bestimmt sind.
Das erfindungsgemäße Zahnimplantat ist vorzugsweise einstückig ausgebildet. An das keramische Material des Implantats sind keine besonderen Anforderungen zu stellen, solange es biokompatibel und gesundheitlich unbedenklich ist. Das erfindungsgemäße Zahnimplantat besteht ganz oder teilweise aus Keramik. Als besonders geeignete Materialien haben sich Oxidkeramiken herausgestellt. Daher ist eine Ausführungsform bevorzugt, in der das erfindungsgemäße Zahnimplantat ganz oder teilweise aus einer Oxidkeramik besteht, umfassend ein oder mehrere Oxide der Metalle ausgewählt aus Aluminium, Zirkonium, Yttrium, Cer, Hafnium, Magnesium und Mischungen und Kombinationen davon. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform besteht oder umfasst das erfindungsgemäße Zahnimplantat ganz oder teilweise stabilisiertes Zirkoniumoxid. In einer insbesonders bevorzugten Ausführungsform wird als Material zur Herstellung des erfindungsgemäßen Zahnimplantats mit Yttriumoxid stabilisiertes Zirkoniumoxid verwendet, wobei der Anteil an mit Yttriumoxid stabilisiertem Zirkoniumoxid vorzugsweise mindestens 90 Gew.-%, besonders bevorzugt mindestens 95 Gew.- % und insbesondere mindestens 98 Gew.-% beträgt, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des Zahnimplantats. Durch einen nachträglichen isostatischen Druckprozess wird die Materialqualität verbessert und senkt das Versagensrisiko des Implantats.
Das Material des erfindungsgemäßen Zahnimplantats ist vorzugsweise zahnfarben. Auf diese Weise kann die Grundlage für eine hohe Ästhetik der prothetischen Versorgung gelegt werden und ein "Durchschimmern" des Implantats wird verhindert.
Details und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der folgenden Zeichnungen näher veranschaulicht, wobei diese keineswegs als Einschränkung des Erfindungsgedankens zu verstehen sind.
Die keramischen Zahnimplantate der vorliegenden Erfindung zeigen nicht nur hinsichtlich ihrer ästhetischen Erscheinung und ihrer Festigkeit Vorteile gegenüber metallischen Implantaten, sondern auch bezüglich der Anlagerung von Knochenzellen und der Ausbreitung von Gingivafibroblasten.
Figur 1 zeigt exemplarisch eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen keramischen Zahnimplantats (auf Basis eines Yttriumoxid stabilisierten Zirkonoxids) mit enossalem Bereich 1 (der Teil des Zahnimplantats, der der Verankerung im Kieferknoch dient) , Abutment 3 und Implantathals 2. Weiterhin dargestellt wird ein konusförmiger Abschnitt 4, der den Implantathals 2 ausbildet und eine horizontal umlaufende Rille 5, die unterhalb des konusförmigen Abschnitts 4 angeordnet ist and die sich das Gewinde des enossalen Bereichs anschließt.
Figur 2 zeigt eine SEM-Aufnahme der Oberfläche des enossalen Bereichs des erfindungsgemäßen Zahnimplantats, wobei deutlich die Mikrostrukturierung der makroskopisch rauen Oberfläche zu erkennen ist. Die in der Aufnahme dunkler erscheinenden Bereiche liegen tiefer und bilden eine physikalische Retention des Implantats direkt nach dem Einbringen des Implantats in den Knochen. Ohne an eine bestimmte Theorie gebunden zu sein, wird angenommen, dass der beim Einbringen des Implantats verdrängte spongiöse Knochen diese Makrorauheit belegt und so die verbesserte Primärfestigkeit des erfindungsgemäßen Implantats bewirkt. Die beobachtete hohe Akzeptanz der Knochenzellen wird auf die Mikrorauheit der Oberfläche zurückgeführt und schafft die Voraussetzung für ein spaltfreies Einwachsen des erfindungsgemäßen Zahnimplantats.
Figur 3 zeigt auf der Oberfläche des enossalen Bereichs eines erfindungsgemäßen Zahnimplantats angelagerte Knochenzellen. Deutlich ist die flächige Anlagerung / Ausdehnung der Zellen zu erkennen.
Figur 4 zeigt die Ausbreitung von Gingivafibroblasten nach 24 Stunden auf dem Implantathals eines erfindungsgemäßen Zahnimplantats.

Claims

Patentansprüche:
1. Zahnimplantat bestehend ganz oder teilweise aus Keramik, umfassend einen enossalen Bereich (1) zum Einwachsen in einen Kieferknochen, ein Abutment (3) zur Aufnahme einer prothetischen Versorgung, und einen zwischen dem enossalen Bereich (1) und dem Abutment (3) angeordneten Implantathals (2) zur Anlagerung von Gingivazellen, dadurch gekennzeichnet, dass der enossale Bereich (1), der Implantathals (2) und das Abutment (3) jeweils voneinander unterschiedliche mittlere Oberflächenrauheiten Ra, gemessen gemäß DIN EN ISO 4287, aufweisen, wobei der enossale Bereich (1) eine mittlere Oberflächenrauheit Ra (E) von 1,2 bis
2,0 pm; der Implantathals (2) eine mittlere Oberflächenrauheit Ra (H) von 0,04 bis 0,2 pm; und das Abutment eine mittlere Oberflächenrauheit Ra (A) von 0,25 bis 0,7 pm aufweist.
2. Zahnimplantat gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der enossale Bereich (1) ein Gewinde aufweist.
3. Zahnimplantat gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der enossale Bereich (1) eine mittlere Oberflächenrauheit Ra(E) von 1,2 bis 1,8 pm und insbesondere von 1,4 bis 1,6 pm, gemessen gemäß DIN EN ISO 4287 aufweist.
4. Zahnimplantat gemäß einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zahnimplantat stiftförmig ausgebildet ist, wobei der maximale Durchmesser des Implantathalses (2) kleiner oder gleich dem maximalen Durchmesser des enossalen Bereichs (1) ist.
5. Zahnimplantat gemäß einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Implantathals (2) eine mittlere Oberflächenrauheit Ra(H) von 0,06 bis 0,16 pm und insbesondere von 0,08 bis 0,12 pm oder bis 0,10 pm, gemessen gemäß DIN EN ISO 4287, aufweist.
6. Zahnimplantat gemäß einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Implantathals (2) einen konusförmigen Abschnitt (4) aufweist, bei dem sich vorzugsweise der Durchmesser von der dem Abutment (3) zugewandten Seite zu der dem enossalen Bereich (1) zugewandten Seite verjüngt.
7. Zahnimplantat gemäß einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Implantathals (2) einen konusförmigen Abschnitt (4) und eine horizontal umlaufende Vertiefung (5), insbesondere eine horizontal umlaufende Rille, aufweist.
8. Zahnimplantat gemäß einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Implantathals (2) eine horizontal umlaufende Rille (5) aufweist, die direkt an den enossalen Bereich (1) angrenzt.
9. Zahnimplantat gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Implantathals (2) eine horizontal umlaufende Rille (5) aufweist, die zwischen dem enossalen Bereich (1) und dem konusförmigen Abschnitt (4) des Implantathalses angeordnet ist.
10. Zahnimplantat gemäß einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Abutment (3) ein oder mehrere Vertiefungen aufweist.
11. Zahnimplantat gemäß einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Abutment (3) eine oder mehrere Mikrorille(n) aufweist.
12. Zahnimplantat gemäß einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Abutment (3) eine mittlere Oberflächenrauheit Ra(A) von 0,3 bis 0,6 pm und insbesondere von 0,3 bis 0,5 pm, gemessen gemäß DIN EN ISO 4287, aufweist.
13. Zahnimplantat gemäß einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zahnimplantat einstückig ausgebildet ist.
14. Zahnimplantat gemäß einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zahnimplantat ganz oder teilweise aus einer Oxidkeramik besteht, umfassend ein oder mehrere Oxide der Metalle ausgewählt aus Aluminium, Zirkonium, Yttrium, Cer, Hafnium und Magnesium.
15. Zahnimplantat gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Keramik eine Glaskeramik ist.
16. Zahnimplantat gemäß einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der enossale Bereich eine Mikrostruktur mit einer mittleren Porengröße von 2 pm oder weniger, vorzugsweise von 0,5 pm bis 1 pm aufweist.
17. Zahnimplantat gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Abutment eine Höhe von 2,5 bis 5,5 mm aufweist.
18. Zahnimplantat gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der mittleren Oberflächenrauheiten des Abutments zum enossalen Bereich Ra (A) / Ra (E) von 1 :8 bis 1 : 15, vorzugsweise 1 :5 bis 1 :3,5 ist.
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