Entstehung und Nachweis von Nanopartikeln durch Abrieb von Titanimplantaten

Hintergrund und Forschungsfrage: Die Osseointegra-tion dentaler Titanimplantate hängt maßgeblich von der Mikrostruktur und Rauigkeit der Implantatoberfläche ab. Die in der Literatur beschriebene Phagozytose von Titannanopartikeln und die damit einhergehenden Entzündungsreaktionen können sich ungünstig auf die Osseointegration auswirken. Das Ziel dieser In-vitro-Pilotstudie ist die Beantwortung der Forschungsfrage, ob und in welcher Größenordnung bei der Insertion von Titanimplantaten Nano-partikel durch Abrieb entstehen können. Es handelt sich um eine deskriptive Machbarkeitsstudie zur Problemdarstellung und Evaluation des Detektionslimits. Material und Methoden: Nach Implantatinsertion in D1-Kunstknochen wurden die Bohrprofile anhand Rasterelektronenmikroskopie (REM) und energiedispersiver Röntgenspektroskopie (EDX) auf die Präsenz von Titannanopar-tikeln untersucht. Als Positivkontrolle dienten Titannanopar-tikel in zuvor hergestellten Suspensionen. Nicht verwendetes Kunstknochenmaterial und Implantatbohrer dienten als Negativkontrolle. Die vorliegende Pilotuntersuchung wurde an CONELOG-Implantaten der Firma CAMLOG durchgeführt. Es wurden 4 Implantate mit zwei unterschiedlichen Durchmessern (3,8 mm und 4,3 mm) und einer Länge von 13 mm verwendet. Ergebnis: In den als Positivkontrollen verwendeten Suspensionen konnten Titannanopartikel bis zu einer Größe von 50–80 nm nachgewiesen werden. Die Untersuchung eines nicht verwendeten Bohrers ergab eine homogene Legierungszusammensetzung mit nur vereinzelten Spuren von Titan. Ebenso konnte in der Analyse des Kunstknochenmaterials Titan nur in sehr geringen Mengen nachgewiesen werden. Die Größe der im Kunstknochenmaterial detektierten Titanpartikel betrug 100–150 nm und machte zwischen 0,17 und 0,47 Atomprozent aus. Schlussfolgerung: Das Entstehen von Abriebpartikeln bei der Insertion von Titanimplantaten in D1-Kunstknochen konnte anhand von REM- und EDX-Analysen mit dieser Machbarkeitsstudie nachgewiesen werden. Dabei war die Wahrscheinlichkeit des Auffindens von Titanpartikeln in der Tiefe der Gewindegänge im Bohrstollen höher als im Gewindegrund. Als Ursache wird der innigere Kontakt der Gewindespitze mit dem Kunstknochenmaterial im Vergleich zum Gewindegrund des Implantates angenommen. Die Limita-tion dieser Untersuchung liegt in der durch Aufladungsartefakte bedingten Bildverzerrung bei sehr großen Vergrößerungen, sodass Partikel, deren Durchmesser weniger als 100 nm betrug, mittels REM oder EDX nicht mehr detektierbar waren. Keywords: Abrieb, CONELOG, Kunstknochen, Nanopartikel, Titan