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International Poster Journal of Dentistry and Oral Medicine
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Int Poster J Dent Oral Med 4 (2002), No. 4     15. Dec. 2002

Int Poster J Dent Oral Med 2002, Vol 4 No 04, Poster 155

Ultrastruktur und chemische Zusammensetzung von mukosalen und enossalen Ti-Implantatoberflächen

Sprache: Deutsch

Autoren: Dr. med. dent. Michael Dietrich1, Prof. Dr. med. Wolf Arnold2, Dr. med. dent. Volker Braasch1, Prof. Dr. med. dent. Wolf-Dieter Grimm1
1Abteilung für Parodontologie, Universität Witten/Herdecke
2Lehrstuhl für Anatomie

Datum/Veranstaltung/Ort:
11.-13.9.2001
Jahrestagung der deutschen Gesellschaft für Parodontologie
Lübeck


Einleitung

Die Oberflächencharakteristika und chemische Zusammensetzung von Ti-Implantaten besitzen einen direkten Einfluß auf Zellproliferation und Zelldifferenzierung sowohl im transmukosalen Weichgewebeinterface als auch im osseointegrativen Anteil des Implantates. Ziel dieser Studie war die Bewertung der Ultrastruktur und der chemischen Zusammensetzung von verfügbaren Ti-Implantat-Systemen.


Abb. 1

Material und Methoden

Die Oberflächen von 10 verschiedenen Dental-Implantaten wurden in mukosale und enossale Untersuchungsareale unterteilt. Diese Interfaceflächen untersuchten wir auf ihre chemischen und physikalischen Eigenschaften mittels Raster-Elektronen-Mikroskopie (REM), Energiedisperse Röntgenanalyse (EDX) und Laserprofilometrie (UBM). Die Implantate bestehen aus Reintitan (Alpha-Titan) der nach DIN 17850 genormten Grade 1, 2 und 4.

REM: XL 30 FEG der Firma Philips, Strahlstrom 20k, sekundär elektronen Detektor, Vergrößerungen 1000x und 2000x

EDX: Totzeit 20-30%, 2000 CPS,. Spotgröße 6, Auflösung 135,8 eV, Detektor S-UTW von EDAX

UBM: Microfocus UBM Meß- und Auswertesystem Version 2.0, lineare Vermessung, lm = 0,7 mm, Auflösung 1000 Meßpunkte/mm


Ergebnisse

REM:
Die mukosalen Implantatoberflächen zeigen bei einer Vergrößerung von 1000x parallel verlaufende Rillen. Gemeinsamkeiten hinsichtlich der Oberflächenmorphologie bestanden hier in der Form, dem Verlauf und der Dichte der Rillen. Es zeigten sich zudem durch die maschinelle Bearbeitung erzeugte kleine und größere metallische Partikel. Unterschiede zwischen den Prüfkörpern waren nur bezüglich der Dichte der Oberflächenrillen und der Anzahl der anhaftenden Metallpartikel festzustellen.
Im Gegensatz hierzu zeigten die Prüfkörperoberflächen im osseointegrativen Bereich nur in zwei Fällen Schleifrillen. Bei acht Prüfkörpern fanden sich in unregelmäßiger Anordnung auf einer unstrukturierten Unterlage anhaftende Metallpartikel, die sich in Form und Größe unterschieden.

EDX:
Im mukosalen Implantatbereich der Prüfkörper konnte im wesentlichen nur das Element Titan sicher nachgewiesen werden.
Die chemische Zusammensetzung der osseointegrativen Prüfkörperoberflächen bestand durchschnittlich zu mehr als 90% aus dem Element Titan, zu ca. 8% aus dem Element Aluminium. Nur auf jeweils einer Prüfkörperoberfläche konnten wir ca. 8,5% Chloratome sowie ca. 8% Zirconiumoxid nachweisen.

UBM:
Die UBM-Untersuchung zeigte den Einfluss der unterschiedlichen Oberflächenkonditionierung auf die Rauhigkeit sowohl im osseointegrativen als auch im transmukosalen Kompartiment. Die bereits in der REM-Untersuchung festgestellten Unterschiede sowie Gemeinsamkeiten bezüglich Oberflächenmorphologie und Struktur lassen sich durch die Laserprofilometrie nachvollziehen.


     REM und EDX des transmukosalen Interfaces REM und EDX des osseintegrativen Interfaces
I/m
N
I/t
S/t
I/e
S/s
De/b
Be/b
Br/e
Sch/b 
Abb. 2: REM-Darstellungen und EDX-Werte der transmukosalen und osseintegrativen Interfaces


Tab. 1: Werte der Laserprofilometrie (UBM) der transmukosalen und osseintegrativen Interfaces
  Prüfkörper I/m N I/t S/t I/e S/s De/b Be/b Br/e Sch/b
transmukosal  Mittenrauhigkeit
in µm 
 0,56   0,47   1,64   5,8   1,9   1,43   2,88   1,45   1,43   2,12 
Standardabweichung  0,03 0,04 0,06 0,26 0,48 0,04 0,89 0,57 0,65 1,06
osseointegrativ  Mittenrauhigkeit
in µm 
0,78 1,54 5,42 3,98 1,59 2,67 2,39 2,96 1,1 1,64
Standardabweichung 0,04 0,06 0,49 0,76 0,21 0,14 0,39 0,46 0,08 0,09

Schlussfolgerungen

Unseren Untersuchungen zur Oberflächenmorphologie und chemischen Zusammensetzung der Titan-Implantat-Oberflächen zeigen, dass verfahrenstechnische Modifikationen zur Herstellung des osseointegrativen Interfaces differente Strukturen der Titanoxidoberfläche im mukosalen Interface bedingen können. Darüber hinaus beeinflußt diese spezifische chemische Zusammensetzung des mukosalen Interfaces die initiale bakteriellen Adhärenz (Grimm et al. 2001) offensichtlich stärker als die Unterschiede in der Oberflächenrauhigkeit und -morphologie. Die chemische Zusammensetzung des mukosalen Interfaces von Ti-Implantaten erweist sich somit als größerer Einflußfaktor auf eine ungestörte periimplantäre Wundheilung als die Oberflächenmorphologie. Unterstützt wird diese Schlußfolgerung durch die Ergebnisse von tierexperimentellen Untersuchungen (Linde und Berglundh 1998) und einer in vitro-Studie von Gaßmann et al. (2001), die eine direkte Einflußnahme der Ti-Oberflächenpassivierung auf die Zellinteraktion im Weichgewebe-Interface von Ti-Implantat-Systemen nachweisen.


Literatur

  1. Grimm W.-D., Braasch V., Schmitz I., Müller K.-M.: Quantitative REM-Untersuchung zur Biofilmbildung auf Titanoberflächen. Deutsche Zahnärztliche Zeitschrift, Vol. 57 (2001), 96-101
  2. Gaßmann G., Entschladen F., Zänker K. S., Grimm W.-D.:Spontane CD4± und CD8± Zellmigration in 3-D-Kollagenmatrix auf zahnärztlichen Werkstoffen. Deutsche Zahnärztliche Zeitschrift, Vol 56 (2001), 554-561
  3. LindheJ., Berglundh T.: The interface between the mucosa and the implant. Periodontology 2000, Vol. 17 (1998), 47-54

Dieses Poster wurde übermittelt von Dr. med. dent. Michael Dietrich.

Korrespondenz-Adresse:
Dr. med. dent. Michael Dietrich
Abteilung für Parodontologie
Fakutät für ZMK
Universität Witten/Herdecke
Alfred-Herrhausen-Str. 50
58448 Witten