Eine beachtliche Anzahl an Studien hat gezeigt, dass Zellen besser an hydrophile als an hydrophobe Oberflächen anhaften [1]. Aber was genau ist Hydrophilie? Hier erklären wir, was es ist, wie es funktioniert und wie es für die Ergebnisse Ihrer Implantatbehandlung von Nutzen sein kann.
Was ist Hydrophilie?
Hydrophilie bezeichnet die Affinität eines Materials in Bezug auf Wasser. Wenn der Kontaktwinkel eines Wassertropfens auf der Oberfläche weniger als 90 Grad beträgt, kann das Material als hydrophil bezeichnet werden [2]. Wenn der Kontaktwinkel hingegen mehr als 90 Grad beträgt, ist es hydrophob. Einige Verfahren zur Oberflächenbehandlung können ein Material „ultrahydrophil” machen, d. h. ein Wassertropfen (oder Bluttropfen) läuft auseinander und befeuchtet die Oberfläche, wenn er mit der Oberfläche in einem Winkel von nahezu 0 Grad in Kontakt tritt [2].
Was verursacht Hydrophilie?
Die Oberflächenhydrophilie wird durch die Oberflächenchemie bzw. die chemische Zusammensetzung bestimmt und es gibt Verfahren, durch die die chemische Zusammensetzung einer Oberfläche verändert werden kann. Ein Beispiel ist die Anodisierung. Die Anodisierung beinhaltet, kurz gesagt, das Eintauchen eines Titanimplantats in eine Elektrolytflüssigkeit unter Anwendung eines elektrischen Potentials (Spannung). Dies erhöht die Dicke der Titanoxidschicht und verändert die Topografie [1]. Während der Anodisierung werden Hydroxylgruppen, die bei Vorhandensein auf der Oberfläche nachweislich die Knochenbildung fördern [3, 4, 5], in hoher Dichte gebildet. Phosphate, welche die Osteoblastenanlagerung erhöhen [6, 7], können zum Elektrolyt hinzugefügt werden, um diese in die Oxidschicht zu integrieren
Abb. 1 Phosphat aus dem Elektrolyt kann während der Anodisierung in die Oxidschicht integriert werden. Die Anzahl freier Hydroxylgruppen auf der Oberfläche wird durch die Anodisierung erhöht.
Studien kamen zu dem Ergebnis, dass anodisierte Oberflächen im Vergleich zu den Oberflächen sandgestrahlter und säuregeätzter Implantate die meisten Hydroxylgruppen aufweisen [8]. Darüber hinaus wurde auch nachgewiesen, dass durch die Oberflächenladung eine höhere Thrombogenität (Blutgerinnung) als bei Oberflächen sandgestrahlter und säuregeätzter Implantate ermöglicht wird [9]; hierbei handelt es sich um den ersten einer Reihe biologischer Prozesse, der die Knochenheilung möglich macht [9].
(A) Repräsentative Fluoreszenzbilder in niedriger Vergrößerung von sandgestrahlten, säuregeätzten und anodisierten Implantaten. (B, C) Quantifizierung der Fibrinabdeckung und der Zellkerne auf Implantatoberflächen. Bei den Daten handelt es sich um das Mittel ± SA (n = 6). ** bedeutet P < 0,01 und **** bedeutet P < 0,0001 (Student-t‐Test). Clinical Implant Dentistry and Related Research, Volume: 21, Ausgabe: S1, Seiten: 8-14, erste Veröffentlichung: 28. Februar 2019, DOI: (10.1111/cid.12737)
Abb. 2 Quantitativer In-vitro-Vergleich der Thrombogenität sandgestrahlter, säuregeätzter und anodisierter Zahnimplantate.
Implantatoberflächen und Hydrophilie
Die Erhöhung der Hydrophilie einer Implantatoberfläche kann zu einer besseren Wechselwirkung zwischen dieser Oberfläche und ihrer biologischen Umgebung führen [10]. Diese Steigerung der Aktivität hat eine Reihe von Vorteilen für das Implantat, vor allem die schnelle Osseointegration [11].
Hydrophilie und Abutmentoberflächen
Natürlich ist die Osseointegration nicht der einzige bestimmende Faktor dafür, ob ein Zahnimplantat langfristig erfolgreich ist [12]. Eine dichte Weichgewebsanlagerung an die Abutmentoberfläche ist in dieser Hinsicht ebenfalls wichtig, denn sie wirkt nachweislich als Schutzversiegelung für den darunterliegenden Knochen gegenüber bakteriellen Reizungen und Entzündungen [13-17]. Eine Reihe von Studien wies nach, dass hydrophile Abutmentoberflächen helfen können, die Weichgewebsanlagerung und die Zelladhäsion zu erleichtern [18-21]. Bei beiden handelt es sich um wichtige Faktoren für eine lange Überlebensdauer der Implantatversorgung.
Xeal: Eine hydrophile Abutmentoberfläche für den Prozess der Mucointegration
Bei Xeal handelt es sich um eine Abutmentoberfläche, die mithilfe der Eigenschaften ihrer Oberflächenchemie und Topografie so konzipiert wurde, dass sie die Weichgewebsstabilität und -anlagerung an das Abutment unterstützt. Diese erstmals 2019* auf dem Markt eingeführte anodisierte und nanostrukturierte Oberfläche wird bereits von einer klinischen Studie mit Nachuntersuchung nach zwei Jahren unterstützt, in der eine deutliche Zunahme der Höhe des keratinisierten Weichgewebes sowie bessere allgemeine Ergebnisse für das Weichgewebe im Vergleich zu einer maschinierten Oberfläche nachgewiesen wurden [22].
TiUltra: Mehr als Rauheit
Bei der parallel zur Xeal Abutmentoberfläche eingeführten Oberfläche TiUltra handelt es sich um eine ultrahydrophile Implantatoberfläche, die auch anodisiert ist. Die Oberflächenchemie wurde so konzipiert, dass sie die Wechselwirkung mit Zellen positiv beeinflusst und somit letztlich zu einer frühen Osseointegration und einer langfristigen Knochenstabilität führt [11]. Ihre Multizonen-Topografie verändert sich schrittweise von einer minimal rauen und nicht porösen Implantatschulter zu einer mäßig rauen und porösen Implantatspitze. Hierbei handelt es sich um eine Veränderung, die den natürlichen Übergang des Zahns von einem harten, dichten kortikalen Knochen zu einem spongiösen Knochen respektiert [11].
Eine präklinische Studie zu TiUltra zeigte, dass alle Bereiche der Implantatoberfläche mit einem gleichmäßigen, großen Kontaktbereich osseointegrieren [23]. Um die Bedingungen der Oberfläche langfristig zu erhalten, verfügen Xeal und TiUltra über eine Schutzschicht, die sich bei Kontakt mit Flüssigkeit, z. B. Blut, auflöst. Diese Schicht reduziert Kohlenstoffansammlungen auf diesen Oberflächen deutlich, wobei die Oberflächenchemie und somit die Hydrophilie beibehalten werden [11].
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