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Laser-Lok®-Abstracts

aktuellste dentalimplantatforschung
Klinische, radiografische und ästhetische Bewertung von sofortbelastbaren Implantaten mit Lasermikrostruktur, die in neue Extraktionsalveolen im vorderen Oberkiefer gesetzt wurden: Eine 2-jährige rückblickende multizentrierte Studie
Dental-Implantologie, April 2014, Jahrgang 23, Ausgabe 2. S. 144 - 154.

Ziele
Bewertung der klinischen, radiografischen und ästhetischen Resultate von Implantaten mit mikrostrukturierter Implantatschulter im vorderen Oberkiefer zum Zeitpunkt der Zahnentfernung und sofort danach.

Methoden
46 Patienten (davon24 Männer und 22 Frauen) mit gingivalem Biotyp, idealer dicker Gingivalkontur und intakten Kieferwänden nach der Zahnextraktion wurden mit der Laser-Lok-Technologie 46 Tapered-Internal-Implantate von BioHorizons eingesetzt und mit nichtfunktionaler Belastung wiederhergestellt. Die Erfolgsquote, der kortikale Knochenverlust und die periimplantäre Reaktion der Schleimhaut wurde nach 6, 12 und 24 Monaten bewertet.

Ergebnisse
Die Erfolgsquote lag bei 95,6 %. Der mittlere mesiale und distale, marginale Knochenverlust 24 Monate nach dem Einsetzen betrug 0,58 mm (SD = 0,53; Bandbreite 0.17 - 1,15) und 0,57 mm (SD = 0,70; Bandbreite alternativ 0,42 - 110). Alternativ wurde ein mesialer und distaler Papillenneubewuchs mit einem Mittelwert von 1,8 und 1,5 mm festgestellt. Das Weichgewebe im Mittelgesicht ging nach 24 Monaten um 0,12 mm zurück.

Schlussfolgerung
Sofortige Implantate mit einer Oberfläche mit Laser-Mikrostruktur, die noch am Tag des Eingriffs wiederhergestellt werden, können als vorhersehbar im Bezug auf die Haltbarkeit der Implantate und einer Neumodelierung des Weichgewebes angesehen werden.
Beibehaltung des krestalen Knochenniveaus um die Implantate herum mittels kombiniertem Platform-Switching Laser-Lok® Implantat-/Abutment-System:
Eine Studie zum Nachweis des Wirkprinzips am Hundemodell.
Int J Periodontics Restorative Dent, Band 33, Nummer 3, 2013.

ABSTRACT
Papillen der Implantatzwischenräume spielen eine entscheidende Rolle bei der ästhetischen Restauration mit Implantaten im ästhetischen Kieferbereich. Stabile papiläre Anatomie hängt jedoch von einem stabilen Volumen des zugrundeliegenden krestalen Knochens zur Unterstützung ab. Mehrere Studien belegen einen kritischen Abstand zwischen Implantaten von 3 mm, in dem Resorption des krestalen Knochen stattfindet. Die aktuelle vorklinische Studie zum Nachweis des Wirkprinzips mit Hunden untersucht ein neuartiges System des Implantataufbaus mit einer Kombination aus Plattform-Wechsel mit präzise konfiguriertem, laserabgetragenem Aufbau und Implantat-Mikrorille, um den krestalen Knochen zwischen den Implantaten bei 2 und 4 mm beizubehalten. Ergebnisse dieser anfänglichen, vorklinischen Studie weisen darauf hin, dass es durch präzise Implantierung/Abutment möglich ist, nebeneinanderliegende Implantate in einem Abstand von 2 bis 4 mm ohne Verlust des subpapillaren, krestalen Knochens einzusetzen.

RESULTATE MIT WEICHGEWEBE
Periimplantäre Weichgewebe bestehen aus einer epithelialen Barriere, bei der das Suklusepithel sich mit dem Saumepithel verbindet. Das Saumepithel endete abrupt an der koronalsten Stelle der Mikrorillen des Laser-Lok-Abutments, wo sich senkrecht zum 0,7 mm breiten Mikrorillen-Band ein Geflecht aus Bindegewebsfasern gebildet hatte. Darüber hinaus waren Bindegewebsfasern auch in die Laser-Lok-Bereiche des Implantathalses eingedrungen und hatten so den Mikrospalt an der Implantat-Abutment-Kontaktstelle gegenüber dem umgebenden Gewebe versiegelt. Es ist außerdem hervorzuheben, dass bei keiner Probe Hinweise auf eine Entzündung an der Implantat-Abutment-Kontaktstelle gefunden wurden.

RESULTATE MIT HARTGEWEBE
Am krestalen Knochen zwischen den Implantaten gab es bei der Biopsie nach 3 Monaten bei keiner Probe Anzeichen für eine Knochenresorption. In allen Körper- und Halsbereichen des Implantats war ein guter Knochen-Implantat-Kontakt erkennbar. Bei vielen Proben waren regenerierte Knochenbereiche in direkter Nachbarschaft des Mikrospalts an der Implantat-Abutment-Kontaktstelle zu sehen. Durch die Anlagerung von Bindegewebsfasern und Knochenmaterial an die mittels Laserablation gearbeiteten Mikrorillen im Bereich des Mikrospalts an der Implantat-Abutment-Kontaktstelle entstand eine anatomische Barriere zum umgebenden Gewebe, wodurch eine Migration des Saumepithela verhindert wurde.
Einfluss lasertexturierter Implantathälse auf das krestale Knochenniveau und Vergleich klinischer Parameter bei verschiedenen Platzierungs- und Belastungsprotokollen
Int J Oral Maxillofac Implants 2014; 29:354-363.

EINLEITUNG
Eine Befestigung von Bindegewebsfasern an lasergearbeitete Mikrostrukturen des Implantathalses (8 und 12 μm tiefe Rillen) wurde bereits in humanhistologischen Untersuchungen nachgewiesen. Weitere relevante klinische Studien ergaben, dass diese Art der mikrotexturierten Oberflächen möglicherweise zu einem geringeren anfänglichen Knochenverlust beiträgt.

ZIELSETZUNG
Ziel dieser retrospektiven Analyse war es, einen Vergleich der krestalen Knochenniveaus und klinischen Parametern bei Implantaten mit Laser-mikrostrukturiertem Hals und solchen mit geschliffenem Hals anzustellen.

MATERIAL UND METHODIK
Im Rahmen der Studie wurden 300 Patienten (155 Männer und 145 Frauen; Durchschnittsalter: 49,3 Jahre; Altersgruppe: 45 bis 75 Jahre) 300 Einzelimplantate eingesetzt, wobei 160 Laser-mikrostrukturierte Hälse (L) und 140 geschliffene Hälse (M) verwendet wurden. Die Implantate wurden in die Behandlungskategorien 'unmittelbare Platzierung', 'verzögerte Platzierung', 'unmittelbare nicht-okklusale Belastung' und 'verzögerte Belastung' unterteilt. Für alle Gruppen wurden sowohl bei der Voruntersuchung als auch jeweils 6 (T1), 12 (T2) und 24 Monate (T3) nach Fertigstellung der Restauration des krestalen Knochenniveaus (CBL) das klinische Attachment (CAL), der Plaqueindex (PI) und die Blutung bem Sondieren (BOP) gemessen.

ERGEBNISSE
Neun der Implantate (vier L und fünf M) gingen verloren. Die Art des Implantats sowie der Zeitpunkt der Platzierung und die Belastung schienen keinen signifikanten Einfluss auf die Erfolgsquote zu haben. Über die ersten 2 Jahre wurde in der M-Gruppe eine durchschnittliche CAL-Abnahme von 1,12 mm beobachtet, während diese in der L-Gruppe nur durchschnittlich 0,55 mm betrug. Bei der röntgenologischen Begutachtung wurde bei den Implantaten der L-Gruppe ein durchschnittlicher krestaler Knochenverlust von 0,58 mm festgestellt, bei der M-Gruppe waren es 1,09 mm.

SCHLUSSFOLGERUNGEN
Die Ergebnisse lassen vermuten, dass eine mikrotexturierte Oberfläche am Implantathals unabhängig vom Positionierungs- und Belastungsprotokoll Folgeschäden in Bezug auf den periimplantären Knochenverlust mildern kann.
Unmittelbare okklusale Belastung von Tapered Internal Laser-Lok-Implantaten bei teilweiser Zahnbogenrekonstruktion: Eine klinisch-radiologische Studie über 24 Monate.
J Osseointegr 2013;5(2):53-60.

HINTERGRUND
Kürzlich vorgestellte neue Implantatoberflächen sollen in der Lage sein, die Hart- und Weichgewebeintegration zu verbessern, was sich bei unmittelbarer Belastung als nützlich erweisen könnte.

ZIELSETZUNG
Ziel dieser prospektiven klinischen Studie war es, ein Implantat mit Laser-mikrostrukturierter Halsoberfläche, das zur unmittelbaren Belastung von festen Prothesen bei partieller Zahnlosigkeit im Ober- und/oder Unterkieferbereich eingesetzt wurde, über einen Zeitraum von 2 Jahren klinisch und röntgenografisch zu begutachten.

MATERIAL UND METHODIK
Fünfunddreißig teilweise zahnlose Patienten, für die eine Implantatbehandlung geplant war und die die Einschlusskriterien erfüllten, wurden nacheinander in verschiedenen italienischen Einrichtungen behandelt. Insgesamt wurden 107 Tapered Internal Laser-Lok-Implantate(49 im Ober- und im 58 Unterkiefer) eingesetzt und unmittelbar belastet. Die provisorischen Implantate wurden innerhalb von 1 Stunden und der dauerhafte Zahnersatz nach 4 Monaten angebracht. Insgesamt wurden 32 Prothesen, darunter 10 zweiteilige, 12 dreiteilige und 10 vierteilige Restaurationen untersucht. Die Implantate wurden bei den Nachuntersuchungen nach 6, 12, und 24 Monaten vom klinischen und radiologischen Standpunkt aus evaluiert.

ERGEBNISSE
Fünf der Implantate waren nach dem Einsetzen verloren gegangen (3 in zweiteiligen Unterkiefer-Restaurationen, 1 in einer zweiteiligen Oberkiefer-Restauration und 1 in einer dreiteiligen Unterkiefer-Restauration), sodass sich nach 24 Monaten eine Erfolgsquote von 95,4 % ergab. Der mittlere marginale Knochenverlust 6, 12 und 24 Monate nach der Implantation betrug 0,42 mm ± 1,1 mm, 0,52 mm ± 0,9 mm und 0,66 mm ± 1,3 mm.

SCHLUSSFOLGERUNGEN
Trotz des begrenzten Beobachtungszeitraums scheinen die unmittelbar belastbaren Tapered Internal Laser-Lok®-Implantate eine gute Option für die Behandlung teilweise zahnloser Patienten zu sein.
Einfluss von Laser-Lok®-Oberflächen auf die unmittelbare funktionale Belastung von Implantaten zum Einzelzahnersatz: eine prospektive klinische Studie über 2 Jahre.
Int J Periodontics Restorative Dent, Jahrgang 34, Nummer 1. S. 79 - 89.

ABSTRACT
Ziel der vorliegenden klinischen Studie war es, den Einfluss von Laser-Lok®-mikrostrukturierten Implantatoberflächen auf das klinische Attachment und das krestale Knochenwachstum in der Umgebung unmittelbar funktional belasteter Implantate zum Einzelzahnersatz in den Bereichen 15-25 und 35-45 zu untersuchen.

MATERIAL UND METHODIK
Siebenundsiebzig Patienten nahmen an einer prospektiven, randomisierten Studie teil und wurden in zwei Gruppen aufgeteilt: Die Kontrollgruppe erhielt BioHorizons Tapered Internal Implantate ohne Laser-Lok® (NLL; n=39), bei der Testgruppe wurden BioHorizons Tapered Internal Implantate mit Laser-Lok® (LL; n=39) verwendet. Bei der Voruntersuchung sowie 6 (T1), 12 (T2) und 24 Monate (T3) nach Fertigstellung der Restauration wurden jeweils der krestale Knochenverlust (CBL) und andere klinische Parameter wie das klinische Attachment (CAL), der Plaqueindex (PI) und die Blutung beim Sondieren (BOP) betrachtet.

ERGEBNISSE
In der Kontroll- und in der Testgruppe ging jeweils ein Implantat verloren, sodass sich nach 2 Jahren insgesamt eine Erfolgsquote von 96,1 % ergab. Die Ergebnisse bei PI und BOP waren für beide Implantattypen ähnlich und wiesen keine statistischen Unterschiede auf. Über die ersten 2 Jahre wurde in der NLL-Gruppe eine durchschnittliche CAL-Abnahme von 1,10 mm ± 0,51 mm beobachtet, während diese in der LL-Gruppe durchschnittlich 0,56 mm ± 0,33 mm betrug. Bei der röntgenologischen Begutachtung wurde bei den Implantaten der NLL-Gruppe ein durchschnittlicher krestaler Knochenverlust von 1,07 mm ± 0,30 mm festgestellt, bei der LL-Gruppe waren es 0,49 mm ± 0,34 mm.

SCHLUSSFOLGERUNGEN
Die Art der Implantate hatte keinen Einfluss auf die Erfolgsquote, jedoch zeigte sich bei LL-Implantaten ein höheres klinisches Attachment und ein geringerer periimplantärer krestaler Knochenverlust als bei NLL-Implantaten.
Hart- und Weichgewebeveränderungen bei unmittelbarer Platzierung transmuköser Implantate (mit Laser-Lok®-mikrostrukturierten Hälsen) in frische Extraktionsbereiche. Eine prospektive Studie über sechs Monate mit Wiedereröffnung der Operationsstellen.
Int J Periodontics Restorative Dent, Jahrgang 34, Nummer 4, 2014. S. 541 - 549

ABSTRACT
Histologische und klinische Studien belegen, dass Laser-mikrostrukturierte Implantathälse im Vergleich zu geschliffenen Hälsen das Attachment von Bindegewebsfasern begünstigen und die Sondierungstiefe sowie den periimplantären Knochenabbau reduzieren können. Ziel dieser prospektiven Studie war es, nach unmittelbarer Platzierung transmuköser Implantate (mit Laser-Lok®-mikrostrukturierten Hälsen) Größenveränderungen an den Extraktionsalveolen zu beurteilen, die im Zusammenhang mit der Knochenregeneration stehen.

MATERIAL UND METHODIK
Dreizehn Implantate (Single-Stage-Implantatsystem®, BioHorizons, IPH. Inc.) wurden unmittelbar in einwurzlige Extraktionsalveolen eingesetzt. Periimplantäre Defekte wurden mit bovinem Xenograft (Laddec®, BioHorizons, IPH. Inc) und resorbierbarer Kollagenmembranen (Mem-Lok®, BioHorizons, IPH. Inc.) behandelt.

ERGEBNISSE
Bei Wiedereröffnung der Operationsstellen nach 6 Monaten zeigte sich, dass die Laser-Lok®-mikrostrukturierten Hälse bessere Bedingungen für das Hart- und Weichgewebe-Attachment bieten und den Alveolarknochenverlust verringern.
aktuellste abutmentforschung
Histologischer Nachweis von Bindegewebsattachment an mit Lasertechnik mikrogerillte Abutments: eine Studie am Hundemodell.
Int J Periodontics Restorative Dent, Band 30, 2010. S. 245-255

ABSTRACT
Frühere Untersuchungen haben bestätigt, dass mittels Laserablation gearbeitete Mikrorillen an den Implantathälsen das Bindegewebsattachment an der so veränderten Implantatoberfläche begünstigen. Ein solches direktes Bindegewebsattachment dient als physiologische Barriere gegen die apikal gerichtete Migration des Saumepithels (Junctional Epithelium – JE) und verhindert krestalen Knochenabbau. In der vorliegenden prospektiven präklinischen Untersuchung sollten die Heilungsprozesse von Knochen und Weichgewebe bei Verwendung von Abutments mit Laserablations-Mikrorillen untersucht werden. Anhand eines Hundemodells sollte ein Vergleich zu früheren Forschungen gezogen werden, in denen Folgeschäden des Mikrospalts zwischen Implantat und Abutment an Knochen und Weichgewebe untersucht wurden. Es zeigte sich eine signifikante Verbesserung der periimplantären Heilung von Hart- und Weichgewebe im Vergleich zu herkömmlichen, geschliffenen Abutment-Oberflächen.

MATERIAL UND METHODIK
In der Studie sollten die Effekte zwei verschiedener Implantat- und Abutment-Oberflächen auf das Attachment von Epithel und Bindegewebe sowie auf das periimplantäre Knochenniveau untersucht werden. Es wurden 6 Foxhounds für die Studie ausgewählt. Jedem der Hunde wurden 6 Implantate bilateral in Extraktionsalveolen der Prämolaren sowie der ersten Molaren des Unterkiefers eingesetzt. Insgesamt wurden 36 Implantate platziert. In die Behandlungsstellen wurden randomisiert Tapered Internal-Implantate (BioHorizons) mit resorbierbarer gestrahlter Oberfläche (Resorbable Blast Texturing – RBT) oder RBT mit 0,3 mm breitem, geschliffenem Hals implantiert. Zusätzlich wurden auf die Implantate randomisiert Abutments mit geschliffener Oberfläche oder Heilungsabutments mit Laser-Lok-Mikrorillen aufgebracht. Die Abutments wurden zum Zeitpunkt des Eingriffs platziert.

ERGEBNISSE
Das Vorhandensein einer 0,7 mm breiten Mikrorillen-Zone sorgte durchgehend für eine hohe Fibroblasten-Aktivität an der gerillten Abutment-Oberfläche, wodurch ein dichtes Geflecht von Bindegewebsfasern senkrecht zur Abutment-Oberfläche entstand, das als physiologische Barriere gegen die apikal gerichtete Migration des Saumepithels diente. Durch die Inhibition der apikal gerichteten Migration des Saumepithels wurde auch eine krestale Knochenresorption verhindert. Bezeichnenderweise fand in zwei Fällen eine Knochenregeneration koronal zur Implantat-Abutment-Kontaktstelle statt, wodurch Folgeschäden des Mikrospalts zwischen Implantat und Abutment vollständig eliminiert wurden.

Im Gegensatz dazu war bei Abutments ohne mikrogerillte Oberfläche kaum nennenswerte Fibroblastenaktivität an der Kontaktstelle zwischen Abutment und Implantat feststellbar. Hier erstreckte sich das Saumepithel entlang der Oberflächen von Abutment und Implantathals, wodurch die Bildung einer physiologischen Bindegewebsbarriere verhindert und krestaler Knochenabbau begünstigt wurde. An den Kontaktstellen zwischen Abutments und Implantaten hatten sich statt funktional ausgerichteter senkrechter Fasern parallele Bindegewebsfasern gebildet.
Histologischer Nachweis von Bindegewebsattachment an mit Lasertechnik mikrogerillte Abutments beim Menschen.
Clinical Advances in Periodontics, Band 1, Nr. 1, Mai 2011.

EINLEITUNG
Mithilfe humanhistologischer Untersuchungen und Rasterelektronenmikroskopie (SEM) wird die Weichgewebeintegration an mit Lasertechnik mikrogerillten Abutmentoberflächen nachvollzogen.

FALLSTUDIE
Bei zwei Patienten wurden Prothetikabutments mit Laser-mikrogerillter Oberfläche auf osseointegrierte Implantate aufgebracht. Nach 6-wöchiger Heilungsphase wurden die Abutments mit dem umgebenden Weichgewebe entfernt und für histologische und SEM-Untersuchungen vorbereitet. Das apikalste Epithel wurde koronal zur Abutmentoberfläche gefunden. Das Bindegewebe wies Kollagenfasern mit senkrechter Orientierung zu den Mikrorillen in der Oberfläche auf. Es bestand ein enger Kontakt zwischen dem Bindegewebe und der mikrogerillten Abutmentoberfläche.

SCHLUSSFOLGERUNG
Die Abutments dieser Patienten wiesen ein Bindegewebsattachment mit funktional auf die mikrogerillte Oberfläche ausgerichteten Fasern auf.

ZUSAMMENFASSUNG
Inwiefern handelt es sich hier um neue Informationen? Nach unserem Kenntnisstand ist dies die erste humanhistologische Fallserienstudie, in der das Bindegewebsattachment an mikrogerillten Abutments behandelt wird.

Welche sind die wichtigsten Ergebnisse der Fallstudie? Die Beschaffenheit der Abutmentoberfläche kann das Bindegewebsattachment und die Anlagerung funktional ausgerichteter Kollagenfasern begünstigen.

Wo liegen die Grenzen dieser Studie? Es handelt sich lediglich um eine Fallserienstudie zur Histologie des Attachments. Klinische Ergebnisse oder Vorteile wurden nicht erfasst. Es sind weitere Untersuchungen nötig, um die klinischen Vorteile ausreichend zu belegen.
Bindegewebsattachment an mit Lasertechnik mikrogerillte Abutments: ein humanhistologischer Fallbericht.
Int J Periodontics Restorative Dent, Band 32, Nummer 4, 2012. S. 384-392.

ABSTRACT
Frühere präklinische und klinische Studien haben bestätigt, dass mittels Laserablation präzise gearbeitete Mikrorillen an den Implantathälsen ein direktes Bindegewebsattachment an der so veränderten Implantatoberfläche begünstigen. Eine kürzlich veröffentlichte Studie am Hundemodell, bei der Heilungsabutments mit Laserablations-Mikrorillen eingesetzt wurden, kam zu ähnlichen Ergebnissen. In beiden Fällen diente das direkte Bindegewebsattachment an der Implantat-/Abutmentoberfläche als Barriere gegen die apikal gerichtete Migration des Saumepithels, wodurch ein krestaler Knochenabbau verhindert werden konnte. Im vorliegenden Fallbericht wurde die Wirksamkeit von Abutments mit Laserablations-Mikrorillen an menschlichen Versuchspersonen erforscht. Wie in der präklinischen Untersuchung fand an den Abutmentoberflächen mit präzise gearbeiteten Laserablations-Mikrorillen ein direktes Bindegewebsattachment statt, wodurch eine apikal gerichtete Migration des Saumepithels und somit ein vorzeitiger krestaler Knochenabbau verhindert werden konnte.
Wiederverschließung des Bindegewebes an Abutmentoberflächen mit Laserablations-Mikrorillen.
Int J Periodontics Restorative Dent, Band 32, Nummer 4, 2012. S. 131-134.

ABSTRACT
In diesem Bericht wird die Wiederverschließung des Bindegewebes beim Austausch des Heilungsabutments mit Laserablations-Mikrorillen gegen ein zylindrisches, permanentes Abutment mit Laserablations-Mikrorillen beim Menschen beschrieben. 15 Wochen nach der Platzierung des permanenten Abutments mit Laserablations-Mikrorillen war kein weiterer Knochenverlust nachweisbar. Bis zum Zeitpunkt der Ablösung stand ein dichtes Bindegewebe in engem Kontakt zur Laser-mikrogerillten Oberfläche und es war deutlich, dass das Saumepithel an der koronalsten Stelle der Mikrorillenzone endete.
Der Einfluss von Abtrennung und Wiederverschließung auf den Heilungsprozess von Hart- und Weichgewebe bei Abutments mit Laserablations-Mikrorillen und mit geschliffenen Oberflächen.
Clin Oral Implants Res. 2013. Apr.; 24 (4):391-7.

ZIELSETZUNG
(i) Untersuchung des Einflusses verschieden breiter mit Lasertechnik mikrogerillter Zonen des Abutments auf das Bindegewebsattachment und (ii) Beurteilung der Auswirkungen einer wiederholten Abtrennung und Wiederverschließung auf den Heilungsprozess von Hart- und Weichgewebe.

MATERIAL UND METHODIK
Titan-Implantate wurden epikrestal im Unterkiefer von sechs Hunden platziert. Heilungsabutments mit teilweise (LP) oder durchgehend mikrogerillter Oberfläche (LC) und mit geschliffener Oberfläche (M) wurden randomisiert entweder einmalig (1×) oder wiederholt (2×) nach 4 und Wochen 6 abgetrennt und wiederverschlossen (Testgruppe) oder blieben unberührt (Vergleichsgruppe). Nach 6 und 8 Wochen wurden die Eingriffstellen nach histomorphometrischen (z. B. koronalste Knochenstelle in Kontakt mit dem Implantat [CBI], subepitheliales Bindegewebsattachment [STC]) und immunohistochemischen (Kollagen-Typ-I [CI]) Parametern bewertet.

ERGEBNISSE
An den Kontrollstellen wiesen die LP/LC-Gruppen im Mittel einen geringeren krestalen Knochenverlust (8 Wochen, 0,95 ± 0,51 vs. 0,54 ± 0,63 vs. 1,66 ± 1,26 mm), ein höheres subepitheliales Bindegewebsattachment (8 Wochen, 82,58 ± 24,32 % vs. 96,37 ± 5,12 % vs. 54,17 ± 8,09 %), jedoch eine vergleichbare CI-Antigen-Reaktivität auf. Eine wiederholte Manipulation der Abutments schien im Zusammenhang mit erhöhtem krestalem Knochenverlust (8 Wochen, 1,53 ± 1,09 vs. 0,94 ± 0,17 vs. 1,06 ± 0,34 mm), geringerem subepithelialem Bindegewebsattachment (8 Wochen, 57,34 ± 43,06 % vs. 13,26 ± 19,04 % vs. 37,76 ± 37,08 %) und niedrigeren CI-Werten zu stehen.

SCHLUSSFOLGERUNGEN
Daraus wurde gefolgert, dass (i) LC>LP Abutments das subepitheliale Bindegewebsattachment begünstigen und das krestale Knochenniveau erhalten können, (ii) eine wiederholte Abtrennung und Wiederverschließung des Abutments zu Beginn der Heilungsphase (4-6 Wochen) größere Veränderungen des Hart- und Weichgewebes nach sich zieht und (iii) sich LP und LC am besten eignen, wenn nur ein Abutment einmalig eingesetzt werden muss.
weitere humanstudien
Klinische Erprobung der Laser-Mikrostrukturierung zur Verbesserung des Weichgewebe- und Knochenattachments an Dentalimplantaten.
Implant Dentistry. Volume 18(1). Februar 2009. S. 57 - 66

EINLEITUNG
In einer prospektiven, kontrollierten, multizentrischen klinischen Studie wurde ein Tapered-Dentalimplantat (mit Laser-Lok-Oberflächenbehandlung [LL]) mit 2 mm breitem Hals untersucht, der im unteren Bereich auf 1,5 mm durch Laserbearbeitung mit einer Mikrostruktur zur Begünstigung des Knochen- und Bindegewebsattachments und zur Inhibition des apikal gerichteten Wachstum des Epithels versehen wurde.

MATERIALIEN
Für 15 Patienten mit insgesamt 20 Implantatpaaren wurden Daten über einem Zeitraum von 1 bis 37 Monaten postoperativ erfasst. Die Implantate wurden direkt neben Kontrollimplantaten gleichen Designs mit geschliffenem Hals platziert. Es wurden jeweils die Parameter Blutungsindex, Plaqueindex, Sondierungstiefe und krestaler Knochenverlust betrachtet.

ERGEBNISSE
Weder für Blutungs- noch für Plaquindex wurden statistische Unterschiede festgestellt. Für die Sondierungstiefe wiesen die Werte zu allen Messzeitpunkten signifikante Unterschiede auf und die krestalen Knochenverluste waren nach 7 Monaten signifikant(P<0,001). Nach 37 Monaten betrug die mittlere Sondierungstiefe für LL 2,30 mm und der krestale Knochenverlust 0,59 mm, bei den Kontrollimplantaten waren es 3,60 bzw. 1,94 mm. Beim Vergleich zwischen Ober- und Unterkiefer fällt für den Oberkiefer eine größere Differenz (Kontrollimplantat – LL) im Hinblick auf den krestalen Knochenverlust und die Sondierungstiefe auf. Dieses Ergebnis war jedoch nicht statistisch signifikant.

DISKUSSION
Der durchgehende Unterschied in der Sondierungstiefe zwischen LL und den Kontrollimplantaten ist ein Indikator für die Ausbildung einer stabilen Weichgewebeabdichtung oberhalb des krestalen Knochens. Mit LL konnte der krestale Knochenverlust auf den 0,59-mm-Bereich begrenzt werden, bei den Kontrollimplantaten wurde ein Knochenverlust im Bereich von 1,94 mm festgestellt. Im Hinblick auf Sicherheitsendpunkte, Plaqueindex und Sulkus-Blutungsindex erzielten LL-Implantat und Kontrollimplantat vergleichbare Ergebnisse. Es besteht die nicht statistisch signifikante Vermutung, dass die Verbesserung des krestalen Knochenerhalts im Oberkiefer höher ist als im Unterkiefer.
Auswirkungen der Laser-Mikrostrukturierung von Dentalimplantat-Hälsen auf krestales Knochenniveau und periimplantäre Gesundheit.
Int J Oral Maxillofac Implants 2011; 26:492-498.

ABSTRACT
Zielsetzung: In der Vergangenheit wurden Dentalimplantate mit poliertem und geschliffenem Hals favorisiert, um Plaque-Bildung und krestalen Knochenverlust zu verringern. Neueste Forschungsergebnisse deuten jedoch darauf hin, dass eine aufgeraute Titanoberfläche die Osseointegration sowie das Bindegewebsattachment fördert. Ziel dieser Studie war ein Vergleich zwischen Implantaten mit Laser-mikrostrukturiertem Hals und solchen mit geschliffenem Hals aus zwei verschiedenen Systemen (Laser-Lok und Nobel Replace Select) im Hinblick auf das krestale Knochenniveau um die Implantate herum.

Material und Methodik
Vier Implantate, zwei vom Typ Laser-Lok und zwei vom Typ Nobel Replace Select, wurden im vorderen Unterkieferbereich als Deckprothesen-Abutments eingesetzt. Die beiden Typen wurden abwechselnd eingesetzt und die distalen Implantate mit Kugel-Abutments versehen. Die mesialen Implantate blieben unbelastet. Die distalen Implantate wurden sofort mit vorgefertigten Zahnprothesen belastet. Für die belasteten Implantate wurden nach 6 und 12 Monaten Plaqueindex, Blutungsindex und Sondierungstiefe (Probing Depth – PD) ermittelt. Der Knochenverlust wurde für beide Gruppen (belastet und unbelastet) anhand standardisierter Röntgenbilder ermittelt.

Ergebnisse
Plaque- und Blutungsindex waren für beide Implantattypen ähnlich. Die Laser-Lok-Implantate wiesen geringere Sondierungstiefen auf (0,36 ± 0,5 mm und 0,43 ± 0,51 mm) als die Nobel Replace Select-Implantate (1,14 ± 0,77 mm und 1,64 ± 0,93 mm; P jeweils < 0,05 für 6 bzw. 12 Monate). Nach 6 und 12 Monaten war der krestale Knochenverlust für die Laser-Lok-Implantate geringer (belastete Gruppe: 0,19 ± 0,15 mm und 0,42 ± 0,34 mm; unbelastete Gruppe: 0,15 ± 0,15 mm und 0,29 ± 0,20 mm) als für die Nobel Replace Select-Implantate (belastete Gruppe: 0,72 ± 0,5 mm und 1,13 ± 0,61 mm; unbelastete Gruppe: 0,29 ± 0,28 mm und 0,55 ± 0,32 mm).

Schlussfolgerung
Die Laser-Lok-Implantate wiesen einen niedrigeren PD und einen geringeren periimplantären krestalen Knochenverlust auf als die Nobel Replace Select-Implantate.
Langzeit-Fallstudien mit Laser-Lok-Implantaten.

ABSTRACT
In zahlreichen Dentalimplantatstudien mit Tieren und Menschen wird der krestale Knochenverlust vom Zeitpunkt der Platzierung des Heilungsabutments und über eine gewisse Zeitspanne nach Abschluss der Restauration dokumentiert. Der Knochenverlust kann zum Verlust von Interdentalpapillen und zur Rezession der Kronenränder führen. Anhand dieser drei Fallberichte sollen Langzeitauswirkungen der Verwendung von Implantaten mit Laser-Lok-Mikrorillen am Implantathals auf den Erhalt des krestalen Knochens und die Weichgewebeästhetik belegt werden. In Fall 1 erfolgte eine Extraktion, eine Alveolenauffüllung, eine um 6 Monate verzögerte Implantatplatzierung und die Fertigstellung der Restauration nach 6 Monaten. In Fall 2 erfolgte eine Extraktion mit unmittelbarer Implantatplatzierung und gleichzeitiger Anpassung und die Platzierung der provisorischen Krone zwei Monate später. In Fall 3 wurden kongenital fehlende Schneidezähne im Rahmen einer verzögerten Restauration behandelt

Fall 1 (erstmalige, belegte Verwendung eines Laser-Lok-Implantats)
Eine 34-jährige Frau stellte sich mit externer Resorption im Bereich der Schmelz- Zement-Grenze von Zahn Nr. 9 vor. Die Patientin hatte die Wahl von verschiedenen Behandlungsmöglichkeiten und entschied sich für eine Extraktion mit Platzierung eines Dentalimplantats. Nach atraumatischer Entfernung war die Beschaffenheit der Alveole nicht für eine unmittelbare Platzierung mit ausreichender Anfangsstabilität geeignet. Die Alveole wurde daher mit kalzifiziertem Knochen-Allograft aufgefüllt und erhielt 6 Monate Zeit zum Verheilen. Zu diesem Zeitpunkt wurde ein Dentalimplantat mit Laser-Lok-Mikrorillen am Implantathals platziert. Zur Wurzelabdeckung am benachbarten Zahn Nr. 10 wurde außerdem ein subepitheliales Bindegewebstransplantat verwendet. Sechs Monate nach der Platzierung wurde ein zweiter chirurgischer Eingriff vorgenommen, bei dem der Zahn mit einem maßgefertigten Abutment und einer Porzellankrone restauriert wurde. Zu beachten ist die hervorragende Beibehaltung des krestalen Knochenniveaus (0,5 mm um die Implantat-/Abutment-Kontaktstelle) auch 13 Jahre postrestaurativ. Die Weichgeweberänder blieben stabil, was für einen guten parodontalen Gesundheitszustand spricht.

Fall 2
Die 60-jährige Frau stellte sich mit einer chronischen Infektion aufgrund einer Fistel am apikalen Rand von Zahn Nr. 9 vor. An diesem Zahn war bereits eine Wurzelbehandlung und ein apikalchirurgischer Eingriff vorgenommen worden. Nach Besprechung aller Behandlungsmöglichkeiten entschied sich die Patientin für einen Zahnersatz mittels Dentalimplantat. Da die Patientin plante, für zwei Jahre nach Südamerika zu ziehen, wurden Extraktion und Implantatplatzierung mit Alveolenauffüllung sofort durchgeführt. Bei dem Dentalimplantat handelte es sich um ein 5 mm x 13 mm großes Modell mit Laser-Lok-mikrogerilltem Hals. 2 Monate nach der Implantatplatzierung erfolgte die Platzierung der provisorischen Krone. Die Patientin war während ihres zweijährigen Auslandsaufenthalts nicht in zahnärztlicher Behandlung und bekam nach ihrer Rückkehr die permanente Krone eingesetzt. Zu beachten ist das krestale Knochenniveau (0,5 mm um die Implantat-/Abutment-Kontaktstelle) vier Jahre nach Belastung des Implantats.

Fall 3
Eine 17-jährige Frau mit kongenital fehlenden Schneidezähnen wurde zur Platzierung von Dentalimplantaten an beiden Stellen überwiesen. Nach der klinischen Untersuchung mit Computertomographie wurde eine ästhetische Krone von Zahn Nr. 4 zu Nr. 13 eingepasst sowie BioHorizons Tapered Internal-Implantate von 3,8 mm x 12 mm Größe (3,5-mm-Plattform) in die Alveolen von Nr.7 und Nr. 10 platziert. Mithilfe einer Bohrschablone wurden die Implantate so eingesetzt, dass die Implantathälse 2 bis 3 mm vom beabsichtigten späteren Gingivalsaum der Kronen entfernt waren. Nur 0,3 mm des geschliffenen Metallhalses waren im Mittelgesichtsbereich sichtbar. Die Heilung verlief problemlos. Ein zweiter chirurgischer Eingriff zur Platzierung der Heilungsabutments wurde 4 Monate nach dem ersten Eingriff vorgenommen.

Schlussfolgerung
Diese drei Fälle belegen den positiven Effekt von Laser-Lok-Mikrorillen am Implantathals auf den Erhalt des krestalen Knochens und die Weichgewebeästhetik. In zwei Fällen wurden die Implantate in zuvor augmentierten Bereichen platziert. In allen drei Fällen sind die klinischen und röntgenologischen Befunde eindeutige Belege für die Stabilität des krestalen Knochenniveaus in direkter Nachbarschaft zur Implantat-/Abutment-Kontaktstelle (Mikrospalt). Ein Knochenverlust unterhalb des Implantathalses und bis zum ersten Gewinde, wie er bei herkömmlichen Implantaten zu erwarten ist, wurde nicht festgestellt. Die Tatsache, dass Laser-Lok-Mikrorillen den Erhalt des krestalen Knochens sowie das suprakrestale Bindegewebsattachment begünstigen, könnte eine Neudefinition der „normalen“ biologischen Breite nötig machen.
Röntgenanalyse des krestalen Knochenniveaus um Dentalimplantate mit Laser-Lok-Hals.
Int J Periodontics Restorative Dent. 2010; 30:129-137

EINLEITUNG
Diese retrospektive, röntgenologische Studie wurde durchgeführt, um die klinische Wirksamkeit von Implantaten mit Laser-Lok-Mikrostrukturierung (8- und 12-µm-Rillen) zu untersuchen. Ein Attachment von Bindegewebsfasern an die Laser-Lok-Mikrostruktur des Implantathalses wurde bereits in humanhistologischen Untersuchungen sowie mittels Polarisationsmikroskopie und Rasterelektronenmikroskopie nachgewiesen. Die vorliegende Analyse von 49 Implantaten ergab einen mittleren krestalen Knochenverlust von 0,44 mm 2 Jahre postoperativ und von 0,46 mm nach 3 Jahren. Der Knochenverlust beschränkte sich auf die Höhe des Implantathalses, im Bereich der Gewinde wurde keinerlei Knochenverlust festgestellt. Die röntgenologische Auswertung des klinischen Einsatzes dieses Implantattyps stützt frühere Ergebnisse zur klinischen Relevanz einer biologischen Versiegelung um das Dentalimplantat mit Bindegewebsfasern.
Humanhistologischer Nachweis von Bindegewebsattachment an ein Dentalimplantat.
Int J Periodontics Restorative Dent, Band 28, Nummer 2, 2008.

ABSTRACT
Im Rahmen dieser humanen Proof-of-Concept-Studie sollte die Möglichkeit eines Bindegewebsattachments an den Laser-Lok-mikrogerillten Hals eines Dentalimplantats untersucht werden. Der 2 mm breite Implantathals wurde einer Oberflächenbehandlung unterzogen, die das Attachment von Knochen und Bindegewebe fördern und die apikal gerichtete Migration des Saumepithels verhindern soll. Nach 6 Monaten wurden die Implantate samt umliegendem Hart- und Weichgewebe entfernt. Die histologische Untersuchung erfolgte mittels Lichtmikroskopie, Polarisationsmikroskopie und Rasterelektronenmikroskopie.

ERGEBNISSE
Es zeigte sich eine Osseointegration der Implantate mit histologisch nachweisbarem direktem Knochenkontakt. Darüber hinaus bestand ein Bindegewebsattachment an die Laser-Lok-Mikrorillen. Es gab keinerlei Anzeichen einer Entzündung. Das periimplantäre Gewebe bestand aus dichter, kollagener Lamina propria mit darüber liegendem mehrschichtigem, keratinisierendem Plattenepithel. Letzteres ging nahtlos in das parakeratinisierte Sulcusepithel über, das die Seitenfläche des periimplantären Sulcus überzog. Apikal überlappte das Sulcusepithel die koronale Grenze des Saumepithels. Sulcus- und Saumepithel waren verbunden, wodurch eine epitheliale Verbindung zwischen dem Implantat und der umgebenden periimplantären Mukosa bestand. Zwischen dem apikalen Ende des Saumepithels und dem alveolaren Knochenkamm lag das Bindegewebe direkt an der Implantatoberfläche an.

Die lichtmikroskopische Untersuchung der Proben zeigte einen engen Kontakt der Saumepithelzellen mit der Implantatoberfläche. Die mikrogerillten Bereiche der Implantate waren von Bindegewebe überzogen. Eine Untersuchung dieses Bereichs mittels Polarisationsmikroskopie zeigte funktional auf die Rillen in der Implantatoberfläche ausgerichtete Kollagenfasern. Durch REM-Aufnahmen des entsprechenden Probenbereichs konnte das Vorhandensein verbundener Kollagenfasern bestätigt werden.

Alle Proben wiesen ein hohes Maß an Knochen-Implantat-Kontakt und eine starke Remodellingaktivität auf. Bei Proben mit funktional auf die Rillen in der Implantatoberfläche ausgerichteten Kollagenfasern konnte ein Knochenremodelling in koronaler Richtung beobachtet werden. Die REM-Aufnahme zeigte das Sulcusepithel mit der desquamativen Aktivitäte der Zellen sowie das Saumepithel. Das Bindegewebsattachment scheint für die Erhaltung des Alveolarknochens sowie zur Inhibition einer apikal gerichteten Migration des Saumepithels von größter Bedeutung zu sein.
Hart- und Weichgewebeveränderungen nach unmittelbarer krestaler und subkrestaler Implantatplatzierung.
J Periodontol 2011; 82:1112-1120.

HINTERGRUND
Ziel dieser Studie ist es, den Einfluss des Platzierungsniveaus von Implantaten mit Laser-mikrostrukturiertem Hals auf die Entwicklung des krestalen Knochens und das Weichgewebe zu untersuchen. Darüber hinaus wurden die vertikale und horizontale Defektfüllung bewertet und Faktoren identifiziert, die bei unmittelbarer Implantatplatzierung auf das klinische Ergebnis Einfluss nehmen.

METHODIK
Vierundzwanzig Patienten mit je einem nicht mehr zu rettenden Zahn (Schneidezähne oder Prämolaren) wurden für die Dentalimplantatstudie rekrutiert. Sie wurden randomisiert in Gruppen eingeteilt, die das Implantat auf der Höhe der Palatinalfläche oder 1 mm subkrestal eingesetzt bekamen. Bei der Voruntersuchung sowie 4 Monate nach der Operation wurden jeweils klinische Parameter wie die Breite der keratinisierten Gingiva (KG), die Dicke der KG, die horizontale Defekttiefe (HDD), das faziale und interdentale marginale Knochenniveau (MBL), die Sichtbarkeit fazialer Gewinde, der horizontale Abstand zwischen Gewebe und Implantat, der Gingivaindex (GI) und der Plaqueindex (PI) betrachtet. Darüber hinaus wurden Profilmessungen des Weichgewebes wie Papillenindex, Papillenhöhe (PH) und Gingivaniveau (GL) nach der Kronenplatzierung sowie 6 und 12 Monate postoperativ vorgenommen.

Ergebnisse
Die Erfolgsquote der Implantate betrug nach 4 Monaten insgesamt 95,8 % (eines der Implantate versagte). Von anfänglich 24 Patienten schlossen 20 die Studie ab. Zu Beginn gab es bei keinem der klinischen Parameter außer dem fazialen marginalen Knochenniveau (P = 0,035) signifikante Unterschiede zwischen der krestalen und subkrestalen Gruppe. Nach 4 Monaten wies die subkrestale Gruppe gegenüber den Ausgangswerten einen deutlich höheren Gewebezuwachs (keratinisiertes Gewebe) auf als die krestale Gruppe. Bei den anderen klinischen Parametern (Papillenindex, PH, GL, PI und GI) gab es zu keiner Zeit erkennbare Unterschiede zwischen den Gruppen. Eine faziale Plattenstärke von <=1,5 mm und HDD >=2 mm korrelierte stark mit fazialem, marginalem Knochenverlust. Eine faziale Plattenstärke von <=2 mm und HDD >=3 mm korrelierte stark mit horizontalen Größenveränderungen.

Schlussfolgerung
Die Verwendung von Sofortimplantaten führte zu zuverlässigen chirurgischen Ergebnissen (96 %-ige Erfolgsquote) und das Platzierungsniveau hatte keinen Einfluss auf die horizontale und vertikale Knochenstärke oder das Weichgewebe. Die Studie legt den Schluss nahe, dass eine hohe faziale Plattenstärke, schmale Zwischenräume und kleine prämolare Alveolen sich bei der unmittelbaren Implantatplatzierung positiv auf das klinische Ergebnis auswirken.
Histologische Bewertung von 3 nach einem Zeitraum von 4 Monaten entfernten sofortbelasteten Implantaten.
Implant Dentistry. Vol 15, Number 3, 2006.

ABSTRACT

Zielsetzung: Durchführung einer histologischen und histomorphometrischen Analyse der Reaktionen des periimplantären Gewebes und der Knochen-Titan-Kontaktstelle bei 3 sofort (provisorisch) belasteten Titan-Implantaten, die einem Menschen nach einer Belastungszeit von 4 Monaten entnommen wurden.

Material & Methodik:Ein 35 Jahre alter Patient mit einer partiellen Zahnlosigkeit des Oberkiefers wollte während des Heilungszeitraums keine provisorische, entfernbare Prothese tragen. Es wurde entschieden, 3 definitive Implantate einzusetzen und für den Übergangszeitraum 3 provisorische Implantate zu verwenden. Die provisorischen Implantate wurden am selben Tag mit einer Harzprothese in okklusalem Kontakt belastet. Während der zweiten chirurgischen Phase wurde nach 4 Monaten die provisorische Prothese entfernt und die provisorischen Implantate wurden mithilfe eines Fräsbohrers freigelegt. Vor der Entnahme waren alle Implantate klinisch osseointegriert. Die Proben wurden für die Prüfung unter Lichtmikroskopie vorbereitet.

Ergebnisse: Bei kleiner Vergrößerung konnte beobachtet werden, dass um das Implantat Knochentrabekel vorhanden waren. In der Nähe der Oberfläche des Implantats gab es Bereiche mit Knochenremodellierung und Havers-Systemen. Unter einem Mikroskop mit polarisiertem Licht wurde beobachte, dass im koronalen Anteil des Gewindes der lamelläre Knochen Lamellen zeigte, die dazu tendierten, parallel zur Implantatoberfläche zu verlaufen, während im unteren Teil des Gewindes die Knochenlamellen senkrecht zur Implantatoberfläche verliefen.
Histologische Bewertung eines provisorischen Implantats von einem Mann 7 Monate nach der Platzierung in einem mit Calciumsulfat erweiterten Sinus: eine Fallstudie.
Journal of Oral Implantology. Volume 33, No. 2. 2007.

ABSTRACT

Es ist nur wenig bekannt über die in-vivo Heilungsprozesse an der Kontaktstelle von Implantaten, die in verschiedene Transplantationsmaterialien eingesetzt wurden. Für eine optimale Sinusaugmentation benötigt man in der klinischen Praxis einen Knochentransplantatersatz, der bei belasteten Titanimplantaten hochwertige Knochenmasse erzeugen und die Osseointegration aktivieren kann. Calciumsulfat (CaS) gehört zu den ältesten in der Medizin verwendeten Biomaterialien, aber es gibt nur wenige Studien, die seine Verwendung als Material zur Sinusaugmentation in Verbindung mit gleichzeitiger Implantatplatzierung untersuchen. Das Ziel der aktuellen Studie war die histologische Evaluierung eines unmittelbar belasteten provisorischen Implantats, das 7 Monate nach gleichzeitiger Platzierung in einem menschlichen mit CaS aufgebauten Sinus entnommen wurde. Während der Entnahme löste sich Knochenmasse teilweise von den Implantaten, was dessen Verwendung für eine histologische Analyse ausschloss. Das zweite Implantat war vollständig durch körpereigene sowie neu gebildete Knochen umschlossen und wurde histologisch evaluiert. Lamellenknochen mit osteozytischen Lücken waren vorhanden und in Kontakt mit der Implantatoberfläche. An der Kontaktstelle zwischen Knochen und Implantat konnten keine Lücken, Epithelzellen und kein Bindegewebe nachgewiesen werden. Es war kein Rest-CaS vorhanden. Die prozentuale Kontaktfläche zwischen Knochen und Implantat lag bei 55 % ± 8 %. Zu diesem Anteil trugen körpereigene Knochen 40 % und neu gebildete Knochen 15 % bei. CaS zeigte komplette Resorption und neue Knochenbildung in der Kieferhöhle. Es stellte sich heraus, dass dieser Knochen nach einer unmittelbaren Belastung in engem Kontakt mit der Implantatoberfläche stand.
Unmittelbare Implantatplatzierung und Provisoriumsphase – Zwei Fallberichte.
Pract. Proced Aesthet. Dent. 2007;19(10):421-428.

ABSTRACT

Enossale Dentalimplantate werden traditionell mit einem zweiteiligen chirurgischen Eingriff mit einer 6- bis 12-monatigen Heilungsphase im Anschluss an die Zahnentfernung platziert. Um die Heilungsphase zu verkürzen, wurden Protokolle eingeführt, in denen die Implantatplatzierung und Einsetzung eines Provisoriums direkt im Anschluss an die Zahnentfernung festgelegt wurden. Obwohl die Erfolgsquote bei diesem Verfahren hoch ist, setzen postoperativer Zahnfleischschwund und Knochenabbau in der ästhetischen Zone potenzielle Grenzen. Die beiden an dieser Stelle beschriebenen Fallberichte stellen eine chirurgische Technik für die Erhaltung der Ästhetik vor, die eine minimal-invasive Extraktion, unmittelbare Implantatplatzierung, Verwendung von Provisorien und die Verwendung eines Implantats mit mikro-gerilltem koronalem Design kombiniert.

DISKUSSION
Die Verwendung von Implantaten mit mikro-gerilltem koronalem Design könnte zur Beibehaltung von weichem Wangengewebe beigetragen haben, das Attachment ermöglichte und die Rückbildung von Epithelgewebe stoppte, die oft bei Implantaten mit geschliffenem Hals auftritt. Die Erhaltung dieses suprakrestalen Weichgewebes hängt oft von seinem superkrestalen Attachment an der Implantatoberfläche kommt.
weitere präklinische studien
Die Auswirkungen von Laser-Mikrorillen auf Hart- und Weichgewebebefestigungen an den Implantathälsen: Literaturrecherche und Interpretation
Int J Periodontics Restorative Dent, Band 33, Nummer 6, 2013. S. 145-152.

ABSTRACT
Dieser Artikel fasst das derzeitige Wissen zu den Vorteilen von mit dem Laser erzeugten Mikrorillen im Halsbereich von Zahnimplantaten zusammen. Wie maschinelle koronale Mikrogewinde mit glasperlgestrahlten Oberflächen helfen mit dem Laser erzeugte Mikrorillen bei der Bewahrung des krestalen Knochens. Sie scheinen allerdings auch Bindegewebsattachments, die denen natürlicher Zähne ähnlich sind, vorzuziehen.

Materialien und Methoden: Mit Hilfe der Nationalbibliothek für Medizin und den Datenbanken der SCOPUS Cochrane Oral Health Group wurde von 1990. bis 2011. Juli eine Literaturrecherche in angesehenen englischsprachigen Journalen durchgeführt. Weitere Artikel aus den Referenzlisten der jeweiligen Beiträge vor 1990 wurden außerdem zu Rate gezogen. Auf Grundlage der Titel und Zusammenfassungen wurden hilfreiche Artikel ausgewählt, die endgültige Auswahl basierte jedoch auf einer Bewertung des vollständigen Textes, die durch die beiden Autoren durchgeführt wurde.

Zusammenfassung: Im Gegensatz zu maschinengedrehten oder glasperlgestrahlen Halssegmenten (ohne Mikrogewinde) reduzieren Dentalimplantate mit mittels Laserablation gearbeiteten, koronalen Mikrorillen oder maschinengefertigten, glasperlgestrahlten Mikrogewinden den periimplantären krestalen Knochenverlust. Im Gegensatz zu maschinengefertigten Mikrogewinden, scheinen Laser-Mikrorillen eine apikal gerichtete Migration des krevikulären Gewebes zu hemmen sowie einen soliden Anschluss der periimplantären Gingiva zu fördern. Da beide Behandlungen die Oberfläche gleichermaßen rau hinterlassen, ist der Unterschied bei der Reaktion des Bindegewebes vergleichbar mit Unterschieden in der Nanotopographie und der Tatsache, dass Laser-Mikrorillen deutlich kleiner sind, als bei maschinengefertigten Mikrogewinden. Es wird spekuliert, dass die Schnittstelle eines Bindegewebsimplantats einem natürlichen Zahn ähnlicher ist und die langfristige Leistungsfähigkeit des Implantats erhöht.
Welchen Stellenwert nimmt die Zahnmedizin in der regenerativen Medizin ein?
International Dental Journal 2011; 61 (Suppl. 1) 2-10.

ABSTRACT

Wo lässt sich die Zahnmedizin im Gebiet der regenerativen Medizin einordnen? Da das Ziel der regenerativen Medizin die Wiederherstellung der Funktionsfähigkeit beschädigter Organe und Gewebe ist, ist es offensichtlich, dass die Zahnmedizin, die sich von jeher dem Konzept der Wiederherstellung beschädigter Zähne verschrieben hat, dieses Ziel von Anfang an verfolgt hat. In dieser kurzen Zusammenfassung vertreten wir die Meinung dass, wenn man die Wiederherstellung von Organ- und Gewebefunktionen als primäres Kriterium ansieht, die Zahnmedizin hier nicht nur ganz vorne steht, sondern sogar der Zeit voraus ist. Wir illustrieren die Tiefe und Breite der regenerativen Zahnmedizin mit Hilfe von Beispielen aus Therapien oder möglichen Therapien aus unseren Laboren. Diese beginnen mit Beispielen aus dem bedeutenden Bereich der Dentalimplantatentwicklung und -herstellung, schreiten fort zu einem technisch fortschrittlichen Gerüstbauprojekt und schließen mit einem stammzellenbasierten Weichgewebeentwicklungsprojekt ab. In der letztendlichen Analyse fassen wir zusammen, dass die Zahnmedizin wegen ihrer restaurativen Natur allen regenerativen Bereichen voraus ist und bleiben wird.

Oberflächenveredelte Dentalimplantate – Regenerative Medizin in der klinischen Anwendung
Dentalimplantate sind zu einem beliebten und erfolgreichen Vorgehen bei der Wiederherstellung der Funktionsfähigkeit verlorener Zähne geworden. Der Erfolg gründet sich auf ihrer Fähigkeit, sich in die Knochen und das Weichgewebe zu integrieren, obwohl die Bedeutung der Weichgewebsintegration bis vor kurzem nicht anerkannt oder angemessen gewürdigt wurde. Da Dentalimplantate zu den wenigen medizinischen Vorrichtungen gehören, die permanent und transkutan sind, ist eine Integration des Epithel- und Faserbindegewebes wichtig, um sie im Mundraum zu versiegeln.

Die klinische Anwendung mikrogefertigter Oberflächen
Implantate mit Rillen zu versehen, ist nichts Neues im der Dental-Implantologie; es gibt viele hochwertige Implantate, die über Hälse mit Mikrogewinden verfügen. Diese lassen sich jedoch nicht mit Laser-Lok vergleichen. Sie wurden nicht mit Blick auf die regenerative Medizin entworfen und die Rillen haben nicht das gleiche Ausmaß wie die sehr kleinen 8-12µm-Kanäle auf der Laser-Lok-Oberfläche, da sie nicht für den Gebrauch auf zellulärer Ebene entwickelt wurden. Die anderen Implantate beeinflussen das Zellverhalten deshalb nicht auf gleichem Niveau. Das Design der Laser-Lok-Implantate wurde auf Grundlage erfolgreicher regenerativer Medizinkonzepte gefertigt. Sie führen zu besserer Regeneration des Weichgewebes und des angrenzenden Knochens. Dies hat das Leitparadigma der Oberflächentechnologie verändert und demonstriert, dass die Zell- und Gewebereaktion an der Schnittstelle mit regenerativen medizinisch-basierten Konzepten kontrolliert werden kann.
Einfluss von Mikrorillen im Implantathals auf die Hart- und Weichgewebeheilung bei unmittelbarer Implantation in frische Extraktionsalveolen bei Hunden.
Clin. Oral Impl. Res. 21, 2010; 804-814.

ABSTRACT

Zielsetzung: In dieser Studie wurde der Alveolarknochenverlust nach unmittelbarer Platzierung von Implantaten mit Mikrorillen und glatten Hälsen in frische Extraktionsalveolen verglichen.

Material und Methodik: Für die Studie wurden vier Mischlingshunde verwendet. Die bukkalen und lingualen Mukoperiostlappen wurden angehoben und die dritten und vierten Prämolaren des Unterkiefers entfernt. Die Implantate wurden in die frischen Extraktionsalveolen eingesetzt. Nach einer 3-monatigen Heilungsphase wurden die Tiere getötet. Die Unterkiefer wurden seziert und jede Implantationsstelle wurde entfernt und zur histologischen Untersuchung präpariert.

Ergebnisse: Während der Heilungsphase verschwanden in beiden Gruppen die marginalen Spalten zwischen Implantaten und Alveolenwänden und wurden durch Knochenwachstum sowie Resorption des Knochenkamms aufgefüllt. Die bukkalen Knochenkämme befanden sich apikal zu ihren lingualen Gegenstücken. Nach Ablauf von 12 Wochen war die durchschnittliche Kontaktfläche zwischen Knochen und Implantat bei der Gruppe mit Mikrorillen signifikant größer als bei derjenigen mit geschliffenem Hals. Bei der Beobachtung der Zahnhälse mit Mikrorillen stellten wir Knochenanlagerungen an Oberflächen mit einer Rillentiefe von 12 µm fest, sowie senkrechte Kollagenfasern an der langen Seite des Implantats bei Mikrorillen von 8 µm.

Schlussfolgerung: Innerhalb der Grenzen dieser Studie kann geschlossen werden, dass Implantate mit Mikrorillen bessere Bedingungen für das Attachment von Hart- und Weichgewebe bieten und das Ausmaß der marginalen Knochenresorption und des Weichgewebeschwunds reduzieren können.
Mechanische Basis für den Knochenerhalt um Dentalimplantate
J Biomed Mater Res B Appl Biomater. Band 88B, Auflage 2, Seite 306-311, Februar 2009.

ABSTRACT
Diese Studie sagt anhand der Finite-Elemente-Analyse analytisch die Minimierung der krestalen Knochenbelastung aufgrund der Oberflächenbehandlung an den Implantathälsen voraus. Ein konisches Design eines Dentalimplantats mit Laser-Lok (LL) und ohne (Kontrolle, C) Lasermikrorillen-Oberflächenbehandlung werden evaluiert. Das LL-Implantat besitzt dasselbe konische Design und dieselbe Gewinde-Oberflächenbehandlung wie das C-Implantat, aber einen 2 mm breiten Zahnhals, der im unteren Bereich auf 1,5 mm durch Laserbearbeitung mit einer Mikrostruktur von 8- und 12-µm-Rillen zur Verbesserung des Gewebeattachment versehen wurde. In-vivo-Studien mit Tieren und Menschen haben beim LL-Implantat einen verminderten krestalen Knochenverlust gezeigt. Es werden axiale und seitliche Belastungen mit zwei verschiedenen Hals-Knochen-Kontaktstellen (verbunden und nicht verbunden, um jeweils die C- und die LL-Oberflächen zu simulieren) berücksichtigt. Bei einer seitlichen Belastung von 80 N beträgt die maximale Verformungsbelastung des krestalen Knochens um C 91,9 MPa, während die maximale Verformungsbelastung um LL mit 22,6 MPa signifikant geringer ist. Die Finite-Elemente-Analyse legt nahe, dass Überlastung für den Verlust von krestalem Knochen verantwortlich sein kann. Es wird prognostiziert, dass die Anhaftung des Knochen an den Zahnhals mit LL diesen Effekt verringert und somit der Erhaltung des krestalen Knochen zugute kommt.
Marginale Gewebereaktion auf unterschiedliche Designs des Implantathalses
J Korean Acad Prosthodont. Dez. 2008, 46(6):602-609.

ABSTRACT

Zielsetzung: In dieser Tierstudie wurden die histomorphometrischen Abweichungen zwischen Implantaten mit gedrehten Hälsen (TN) und RBM-Körper, Implantaten mit Mikrogewinde am Hals (MT) und Implantaten mit (Laser-Lok-)Mikrorillen (MG) untersucht.

Materialien und Methoden: Bei vier Mischlingshunden wurden Prämolare aus dem Unterkiefer entfernt. Es wurde danach ein Zeitraum von drei Monaten für die Heilung eingeräumt. Eines von drei Implantaten wurde zur histologischen Untersuchung entnommen. Alle Proben zeigten für die Dauer des Experiments eine problemlose Heilung.

Resultate: Die histologischen Schnittpräparate haben gezeigt, dass alle Proben erfolgreich osseointegriert waren und dass in unmittelbarer Nachbarschaft zu den Implantaten aktive Knochenremodellierung zu beobachten war. Bei den Laser-Lok-Implantaten waren nach 8 bzw. 12 Wochen 0,40 mm bzw.0,26 mm marginaler Knochenverlust zu beobachten. Bei den nach 8 und 12 Wochen entnommenen Proben von Implantaten mit Mikrogewinde und Mikrorillen wurde eine komplexe Weichgewebereaktion beobachtet.

Schlussfolgerungen: In der Tierstudie wurden das marginale Knochenniveau und die Weichgewebereaktion bei Implantatsystemen mit verschiedenen Halsoberflächen verglichen. Innerhalb der Grenzen dieser Studie kam man zu folgender Schlussfolgerung:

1. Zwischen MT- und MG-Implantaten konnte kein klarer morphometrischer Unterschied im Knochenbereich festgestellt werden.
2. Der Knochen-Implantat-Kontakt war bei MG-Implantaten geringfügig höher als bei MT- und TN-Implantaten nach vergleichbarer Heilungsphase. Bei den Proben aus Woche 12 waren die Knochen-Implantat-Kontaktwerte höher als bei denjenigen aus Woche 8.
3. Das marginale Knochenniveau ging bei den TN-Implantaten am stärksten und bei den MG-Implantaten im Vergleich zu den Ausgangswerten am wenigsten zurück. Bei den MT- und MG-Implantaten war das marginale Knochenniveau in Woche 12 höher als in Woche 8, bei den TN-Implantaten wiesen die Proben nur geringe Unterschiede auf.
4. Bei den MT- und MG-Implantatoberflächen lagerten sich die Kollagenfasern nicht parallel zur Längsachse der Implantate an. Die MT- und MG-Implantate, speziell die MG-Implantate, zeigten im Vergleich zu den gedrehten Halsimplantaten eine vorteilige Reaktion des Gewebes
Auswirkungen der durch Laser mikrostrukturierten Zahnhälse auf das krestale Knochenniveau von Dentalimplantaten
Implant Dentistry, Band 17, Nummer 2, 2008. S. 217-228

ABSTRACT

Zweck: Der Zweck dieser Studie war es, bei einem Versuch mit Hunden die Reaktion des krestalen Knochens, des Bindegewebes und der Epithelzellen auf einen mit Laser mikrostrukturierten Zahnhals im Vergleich zu einem geschliffenen Hals zu prüfen.

Materialien: Bei sechs Mischlingshunden wurden die unteren Prämolare und ersten Molare entfernt und nach der Heilung durch BioLok-Implantate 4x8 mm ersetzt. Jedem Hund wurden 3 Kontrollimplantate auf einer Seite des Unterkiefers und 3 experimentelle Laser-mikrostrukturierte Implantate auf der Gegenseite eingesetzt. Nach 3 Monaten wurde 1 Hund getötet. Bei 4 Hunden wurden Brücken auf die Implantate gesetzt. Der sechste Hund diente während der Dauer des Experiments als Negativkontrolle. Zwei Hunde wurden 3 Monate, zwei Hunde wurden 6 Monate nach dem Einsetzen getötet, ebenso die Negativkontrolle (ohne Implantataufsatz). Histologie, Elektromikroskopie und histomorphometrische Auswertung wurden an den histologischen Schnitten, die von den Blockschnitten der Unterkiefer mit den Implantaten gewonnen wurden, durchgeführt.

Resultate: Zu Beginn zeigten die experimentellen Implantate entlang des Halses größere Knochenanlagerung. Im Zeitverlauf wurden die Knochenhöhen entlang der Kontroll- und Experimtalhälse gleichwertig. Die Kontrollen wiesen jedoch mehr Rückbildung des Weichgewebes und größere osteoklastische Aktivität sowie eine im Vergleich zu den an experimentelle Implantate angrenzenden Stellen verstärkte Knochenaushöhlung auf. Es wurde eine engere Anpassung des Knochens an die durch Laser mikrostrukturierten Zahnhälse beobachtet.

Schlussfolgerungen: Die Verwendung von aus Gewebe hergestellten Zahnhälsen mit Mikrorillen scheint die Anlagerung des Knochens und des Weichgewebes am Zahnhals zu fördern sowie die Ausbildung einer biologischen Breite zu erleichtern.
Die begrenzte Elementanalyse im Verhältnis zur krestalen Position eines Implantates mit einem Durchmesser von 3,0 mm.
Int J Periodontics Restorative Dent; Jahrgang 34, Nummer 3, 2014. S. 381-387

ABSTRACT

Es wird nachgewiesen, dass das Implantat-Design und verschiedene vertikale Positionen den krestalen Knochen beeinflussen. Das Ziel dieser Studie war die Verwendung der Finite-Element-Methode (FE), um den Einfluss der Belastungs-/Beanspruchungsverteilung auf ein Sinusimplantat mit einem Durchmesser von 3,0 mm in das Verhältnis zu seinem apikokoronalen Niveau nach der Schrägladung zu setzen. Je nach relativer Implantatposition zum Kieferkamm wurden zwei verschiedene FE-Modelle verwendet. Zusammenfassend kann gesagt werden, dass eine sub-krestale Platzierung des Implantats und des Abutments die Belastung auf die umliegenden Knochen erhöht. Laut dieser Analyse ist eine Implantatplatzierung 0,5 mm über dem Knochenkamm ebenfalls akzeptabel.
Bindegewebereaktionen auf definierte Biomaterialoberflächen I. Wachstum von Zellkolonien aus Ratten-Fibroblast und Knochenmark auf mikrogerillten Substraten
Journal of Biomedical Materials Research Part A. 85A: 313-325, 2008.

ABSTRACT
Die Oberflächenmikrogeometrie spielt bei der Interaktion zwischen Gewebe und Implantatoberfläche eine Rolle, aber unser Wissen über ihre Auswirkungen ist noch unvollständig. Wie durch die Kontaktsteuerung und die Zellausrichtung ersichtlich ist, werden Zellen in-vitro stark durch Mikrorillen im Substrat beeinflusst. Wir haben „Dot“-Kolonien primärer Fibroblasten und Knochenmarkzellen untersucht, die auf titanbeschichteten, mikrogerillten Polystyroloberflächen gezüchtet wurden, die wir entworfen und gefertigt hatten. Wachstum und Migration von Fibroblastenkolonien aus Rattensehnen und von Rattenknochenmark variierten je nach Größe der Mikrorillen (p < 0,01) und leicht in Bezug auf den Zelltyp. Wir beobachteten bei Kolonien, die auf mikrogerillten Substraten gezüchtet wurden, im Vergleich zu Kolonien, die auf flachen Kontrolloberflächen gezüchtet wurden, hochgradig veränderte Morphologien, reduzierte Wachstumsraten und zielgerichtetes Wachstum (p < 0,01). Die Zellen in unseren Kolonien, die auf mikrogerillten Oberflächen gezüchtet wurden, waren alle gut parallel zu den Rillen und Kolonien ausgerichtet und gestreckt. Unsere „Dot“-Kolonie ist ein leicht reproduzierbares, leicht zu messendes und künstliches Explantatmodell von Wechselwirkungen von Gewebeimplantaten, das Implantat-Reaktionen in-vivo eher nahe kommt als die Kultivierung isolierter Zellen auf Biomaterialien. Unsere Ergebnisse korrelieren gut mit In-vivo-Studien von mit Titandioxid beschichtetem Implantaten aus Polystyrol, Titan und Titanlegierung mit kontrollierten Mikrogeometrien. Mikrorillen und andere Oberflächenmerkmale scheinen Zellen und Matrixmoleküle gerichtet oder räumlich so zu organisieren, dass diese zu einer verbesserten Stabilisierung und Osseointegration der Implantate beitragen.
Bindegewebereaktionen auf definierte Biomaterialoberflächen II. Verhalten von auf mikrogerillten Substraten angezüchteten Ratten- und Maus-Fibroblasten
Journal of Biomedical Materials Research Part A. 85A: 326-335, 2008.

ABSTRACT
Die Oberflächenmikrogeometrie beeinflusst die Formen, Ausrichtungen und Wachstumsmerkmale kultivierter Zellen sehr stark, aber es fehlen ausführliche quantitative Studien dieser Effekte. Wir erforschten unter Verwendung von titanbeschichteten, mikrogerillten Polystyrol-Oberflächen, die wir entwickelt und hergestellt haben, mehrere Kontaktführungseffekte in Zellen innerhalb von „Dot“-Kolonien primärer Fibroblasten und in Kulturen mit einer umgeformten Fibroblastenzelllinie. Die Seitenverhältnisse, Ausrichtungen, Dichten und Ablagerungsgebiete von Zellen aus Fibroblastkolonien aus Rattensehnen (rat tendon fibroblast – RTF) variierten in den meisten Fällen je nach Größe der Mikrorillen (p < 0,01). Innerhalb von Kolonien, die auf mikrogerillten Substraten gezüchtet wurden, beobachteten wir im Vergleich zu Zellen von Kolonien, die auf flachen, Kontrolloberflächen gezüchtet wurden, grundlegend veränderte Zellmorphologien, reduzierte Anlagerungsgebiete sowie verringerte Zelldichten. 3T3-Fibroblasten, die auf mikrogerillten Oberflächen gezüchtet wurden, zeigten ähnlich veränderte Morphologien. Mithilfe von Fluoreszenzmikroskopie konnte beobachtet werden, dass Mikrorillen die Verteilung und den Aufbau von zytoskeletalen und Anlagerungsproteinen innerhalb dieser Zellen verändern. Diese Ergebnisse stehen in Einklang mit vorherigen Resultaten und gestatten uns zusammen mit den Ergebnissen unserer In-vivo-Studien und Studien zum Zellkoloniewachstum eine einheitliche Hypothese vorzuschlagen, wie Mikrorillen die Kontaktführung einleiten.
Osseointegration an metallischen Implantatoberflächen: Auswirkungen der Mikrogeometrie und Behandlung des Wachstumsfaktors
J Biomed Mater Res. 2002;63(6):706-13.

ABSTRACT
Orthopädische Implantate werden oft durch das Eindringen von Fasergewebe gelockert. Ziel dieser Studie war die Entwicklung einer neuartigen Implantatoberfläche, die die Heilung in unmittelbarer Nähe zur Oberfläche beschleunigt und eine stabile kontaktstelle für die Knochenintegration durch Nutzung eines Chemoattractans für Knochenvorläuferzellen und durch Kontrolle der Gewebemigration an den Implantatoberflächen mithilfe einer speziellen Oberflächenmikrogeometrie schafft. Experimentelle Oberflächen wurden am Hundemodell in einer Implantatkammer getestet, die die intramedulläre Knochenreaktion im Umfeld von Gelenkimplantaten simuliert. Oberflächen aus Titan und Legierungen wurden mit speziellen Mikrogeometrien präpariert, die ein Gewebsattachment optimieren und die fibröse Einkapselung kontrollieren. TGF-β, ein Mitogen und Chemoattractans (Hunziker E.B., Rosenberg L.C. J Bone Joint Surg Am 1996;78:721-733) für Osteoprogenitorzellen wurde zur Rekrutierung von Progenitorzellen an die Implantatoberfläche und zur Steigerung ihrer Proliferation genutzt. Calzium-Sulfathalbhydrat (CS) war der Botenstoff für TGF-β; CS resorbiert schnell und erweist sich als osteokonduktiv. Die Tiere wurden 6 und 12 Wochen postoperativ getötet. Die Ergebnisse ließen vermuten, dass TGF-β zuverlässig von einem Calciumsulfatträger in-vivo in einer aktiven Form freigesetzt werden kann. Der Wachstumsfaktor hatte zu Beginn einen signifikanten Effekt auf das Einwachsen der Knochen in die Implantatkanäle, jedoch konnte dieser Effekt später bei höheren Dosen nicht mehr beobachtet werden. Eine Dosisanpassung sollte die Wirksamkeit von TGF-β in späteren Zeiträumen erhöhen. Eine Calciumsulfatbehandlung ohne TGF-β führte im untersuchten 12-wöchigen Zeitraum zu einer signifikanten Erhöhung des Einwachsens von Knochen. Die Reaktion des Knochens auf die mikrogerillten Oberflächen war dramatisch und verursachte bei 9 der 12 Versuchsbedingungen ein vermehrtes Einwachsen. Mikrorillen erhöhten ebenfalls die mechanische Stärke von CS-beschichteten Proben. Die gerillte Oberfläche konnte die Richtung des Einwachsens steuern. Diese Oberflächenbehandlung kann zu einem klinisch wertvollen Implantatdesign führen, das ein rasches Einwachsen und eine starke Knochen-Implantat-Kontaktstelle begünstigt und so zur Langlebigkeit des Implantats beiträgt.
Interaktionen zwischen MC3T3-E1-Zellen und strukturierten Ti6Al4V-Oberflächen
J Biomed Mater Res. Okt. 2002, 62 (1):56 bis 72.

ABSTRACT
Diese Arbeit präsentiert die Ergebnisse einer experimentellen Studie der Interaktionen zwischen MC3T3-E1-Zellen (Mausschädel) und strukturierten Ti6Al4V-Oberflächen einschließlich Oberflächen, die durch Laser-Mikrorillenbehandlung, Sandstrahlen mit Aluminiumpartikeln und Polieren erstellt wurden. Diese skalenübergreifenden Interaktionen zwischen MC3T3-E1-Zellen und strukturierten Oberflächen werden unter Nutzung eines Transmissionselektronenmikroskops und eines Rasterkraftmikroskops untersucht. Die potentiellen zytotoxischen Effekte der Mikrochemie auf Zelloberflächen-Interaktionen werden auch bei Untersuchungen zur Ausbreitung und Ausrichtung von Zellen über Zeiträume von 9 Tagen berücksichtigt. Diese Untersuchungen belegen, dass Zellen auf mikrogerillten Ti6Al4V-Geometrien, die 8 oder 12 Mikrometer tief sind, einer Kontaktführung und begrenzten Zellausbreitung unterliegen. Auf Oberflächen von rautenförmig polierten Oberflächen, auf denen aufgrund von Kratzern, die während der Politur entstehen, Rillen im Nanobereich gebildet werden, ist eine ähnliche Kontaktführung zu beobachten. Im Gegensatz dazu sind auf mit Aluminiumoxid gestrahlten Ti6Al4V-Oberflächen zufällig angeordnete Zellausrichtungen zu beobachten. Es werden die möglichen Effekte der Oberflächentopographie für die Bildung von Narbengewebe und eine verbesserte Integration der Zelloberfläche diskutiert.
Gewebereaktion auf transkutane Implantate mit Lasermikrostrukturierung
Präsentiert auf der 28. Jahreskonferenz der Society for Biomaterials
24. bis 27. April 2002, Tampa, Florida

ABSTRACT
Einführung: Dieser Bericht beschreibt die Verwendung von transkutanen Implantaten mit Lasermikrostrukturierung im Schädelknochen eines Kaninchenmodells zur Verbesserung der Integration von Weichgewebe. Dentale und orthopädische Implantate werden routinemäßig mikrostrukturiert, um die Gewebeintegration zu verbessern. Computergesteuerte Lasermikrostrukturierungsverfahren, die mikrogerillte Oberflächen mit definierten Merkmalen mit einer Größe von 8 – 12 µm auf kontrollierten Bereichen der Implantatoberflächen erstellen, wurden basierend auf Ergebnissen aus Experimenten mit Zellkulturen und invivo-Modellen entwickelt. Diese Texturen wurden auf die Hälse der Dentalimplantate repliziert, um spezielle Bereiche sowohl für die Osteointegration als auch für die Bildung einer stabilen Weichgewebekontaktstelle zu schaffen. Das Ziel dieser Studie ist es, diese Implantate in einem Kaninchenmodell eines Schädelknochens zu evaluieren, um festzustellen, ob eine kontrollierte Laserstrukturierung zur Schaffung einer stabilen Kontaktstelle mit dem Bindegewebe und dem Epithel genutzt werden kann.

Methoden: Auf den Zahnhälsen von modifizierten Dentalimplantaten mit 4 mm Durchmesser, die für Studien am Kaninchenmodell konzipiert sind, wurden Laser-Mikrostrukturen hergestellt (Abbildung 1). Die Implantate wiesen eine Länge von 4,5 mm auf, und der geschraubte Teil hatte einen Durchmesser von 3,75 mm. Die Implantate wurden von Orthogen Corporation (Springfield, NJ) und BioLok International (Deerfield Beach, FL) produziert und zur Verfügung gestellt. Die Implantatoberflächen wurden durch Ablation definierter Bereiche unter Verwendung eines Excimerlasers und großflächiger Maskierungstechniken modifiziert. Die kontrollierte Laser-Ablation ermöglicht die genaue Produktion einer definierten Oberflächen-Mikrostruktur mit einer Auflösung im Mikro-Skalenbereich. Mit Laser bearbeitete Oberflächen enthielten 8 µm und 12 µm mikrogerillte Systeme, die um die Zahnhälse herum ausgerichtet waren. Die Zahnhälse der Kontrollimplantate waren „maschinell bearbeitet" und durch kleine Bearbeitungsspuren auf ihrer Oberfläche gekennzeichnet. Alle Implantate wurden vor der Sterilisierung gereinigt und in Salpetersäure passiviert.

Bei jedem Kaninchen wurden vier transkutane Implantate bilateral in den parietalen Knochen mittels einstufiger Verfahren chirurgisch eingesetzt. Das chirurgische Protokoll war ähnlich dem der Platzierung eines Zahnimplantats. Über der Sagittalnaht wurde ein Schnitt vorgenommen und die Haut sowie das Weichgewebe seitlich zurückgestreift. Die Implantate wurden mit Pilotbohrern und Spiral-Flachbohrern eingesetzt, um Stellen von 3,4 mm Größe für die Implantate mit einem Durchmesser von 3,75 mm zu erhalten. Die Implantate wurden mit dem Gewinde im Knochen platziert, und der mittels Laser mikrostrukturierte Zahnhals durchdrang das subkutane Weichgewebe und Epithel. Jedes Kaninchen erhielt zwei Implantate auf jeder Seite der Mittellinie (1 Kontroll- und 3 experimentelle Implantate pro Tier). Anschließend wurde die Haut über den zwei Implantaten genäht. Es wurden Öffnungen freigelassen, um die Spitzen der Implantat-Plattformen zugänglich zu machen, und die Deckschrauben wurden benutzt, um kleine Kunststoffscheiben, die dreifach mit antibiotischer Salbe dreifach bestrichen waren, zu befestigen. Die Kunststoffscheiben wurden benutzt, damit die Haut während der Schwellung, die zu Beginn der Heilung auftrat, nicht über dem Implantat zuwachsen konnte. Sie wurden nach zwei Wochen entfernt. In dieser Studie kamen zwölf Kaninchen zum Einsatz. Nach 2, 4 und 8 Wochen wurden jeweils Kaninchen geopfert, und die Implantate sowie das umgebende Gewebe wurden für die histologische Auswertung aufbereitet. Die Reaktionen des harten und des weichen Gewebes wurden histologisch untersucht.

Resultate und Diskussion: Während des Experiments traten keine Komplikationen oder Infektionen auf. Die Histologie nach 2 und 4 Wochen zeigte in der Nähe aller Implantaten unreife Weichgewebebildungen, und es war eine geringe Epithel-Interaktion mit den Implantatoberflächen zu beobachten, da sich das Epithel an der Implantatoberfläche nach 2 Wochen nicht regeneriert hatte und nach 4 Wochen keine klare Beziehung zwischen Epithel und Implantat zu sehen war. Proben nach 8 Wochen zeigten ein reiferes Weichgewebe und Epithel. In diesen Proben hatte sich das Epithel vollständig regeneriert, und das Weichgewebe zeigte reiferes und organisierteres Kollagen. In den Kontrollproben wuchs das Epithel konsistent an der Kontaktstelle zwischen Implantat und Weichgewebe und bildete entlang des Implantathalses einen tiefen Sulcus. Der Sulcus weitete sich bis zur Knochenoberfläche aus und es fand nur eine geringe oder keine direkte Interaktion oder Integration des Weichgewebes mit den Kontrolloberflächen statt. Die mit Laser bearbeiteten Implantate der 8. Woche erzeugten ein anderes Gewebeinteraktionsmuster. Das Epithel erzeugte auch an den oberen Zahnhälsen dieser Implantate einen Sulcus. In den meisten Fällen dehnte sich der Sulkus jedoch nicht bis zur Knochenoberfläche aus, sondern endete an einem 300 bis 700 µm breiten Gewebeband, das an der Basis des mikrostrukturierten Zahnhalses befestigt war. Obwohl sich die Lasermikrostrukturierung bis zur Spitze des Zahnhalses ausdehnte, bildete sich dieses Weichgewebeattachment nur am unteren Teil des Implantathalses, wo eine stabile „Ecke" des Weichgewebes sowohl dem Implantathals als auch der Knochenoberfläche anhaftete. Diese Anordnung von Sulcus, Epithel- sowie Gewebeattachment war der strukturellen Anordnung „biological width" (biologische Breite) ähnlich, die für Zähne und in einigen Fällen für Implantate beschrieben wurde.

Schlussfolgerungen: Diese vorläufige Studie legt den Schluss nahe, dass Oberflächen mit Lasermikrostrukturierung auf transkutane Implantate angewendet und zur Verbesserung der Weichgewebeintegration genutzt werden können. Die Ergebnisse legten den Schluss nahe, dass das Weichgewebe an der Hautkontaktstelle in der Lage ist, eine Anordnung zu produzieren, die der Anordnung „biological width" (biologische Breite), die man um Zähne herum sehen kann, ähnlich ist. Es wird vermutet, dass die Wirkungsweise von mit Laser bearbeiteten Mikrostrukturen auf einer Vergrößerung der Oberfläche und Verstärkung der Organisation der angehafteten Zellen und Gewebe beruht. Sie können zur Bildung einer funktionell stabilen Kontaktstelle mit Weichgewebe und damit einer effektiven transkutanen Sperre genutzt werden. Obwohl längerfristige Studien nötig sind, lassen die Ergebnisse den Schluss zu, dass die Leistung der transkutanen Prothesenfixierung durch die Verwendung von regional organisierten Mikrostrukturen gesteigert werden kann.
Knochenreaktion auf Oberflächen mit Laser-Mikrostruktur
Bone Engineering (Herausgeber: JE Davies). Kapitel 25.
Herausgegeben von Em2 Inc., Toronto, Kanada. 2000.

EINLEITUNG
Die Gewebereaktion auf jede Art von implantierter Vorrichtung korreliert mit einer komplexen Kombination von Materialkontaktstellenparametern, basierend auf Zusammensetzung, Oberflächenchemie und Oberflächenmikrogeometrie. Welchen relativen Beitrag diese Faktoren haben, lässt sich schwer ermitteln.

In-vitro- und In-vivo-Experimente haben die Rolle der Oberflächenmikrogeometrie bei der Interaktion zwischen Gewebe und Implantatoberfläche gezeigt, obwohl keine klar definierte Beziehung etabliert wurde. Die allgemeine Beziehung deutet, wie durch Experimente in-vivo auf metallischen und keramischen Implantaten gezeigt wurde, darauf hin, dass glatte Oberflächen die Bildung von dicken Fasergewebeeinkapselungen und raue Oberflächen dünnere Fasergewebeeinkapselungen und eine gründlichere Knochenintegration begünstigen. Glatte und poröse Titanoberflächen haben außerdem nachweislich unterschiedliche Auswirkungen auf die Ausrichtung von Fasergewebezellen in-vitro. Es konnte gezeigt werden, dass die Oberflächenrauigkeit bei der Gewebeintegration von Implantaten mit Hydroxylapatit-Oberflächen eine Rolle spielt und dass sie die Anhaftung und das Wachstum von Zellen auf polymeren Oberflächen, die durch hydrolytische Ätzung aufgeraut wurden, verändert. Glatte und poröse Titanoberflächen haben außerdem nachweislich unterschiedliche Auswirkungen auf die Ausrichtung von Fasergewebezellen in-vitro. Es zeigte sich, dass definierte Oberflächengeometrien, wie gerillte und geschliffene Metall- und Polymeroberflächen, ein Zell- und ECM-Ausrichtung in-vivo bewirken und genutzt werden können, um bei experimentellen Dentalimplantaten das apikal gerichtete Wachstum des Epithels zu fördern oder zu hemmen. Eine Oberflächenstrukturierung bindet Fibrin-Matrix effektiver als glatte Oberflächen. Dabei wird während der kollagenen Matrix-Kontraktur, die während der Heilung eintritt, eine stabilere Kontaktstelle gebildet. Dieser Effekt ist möglicherweise wichtig bei der Feststellung von frühen Ereignissen bei der Gewebeintegration.

Wahrscheinlich funktionieren strukturierte Oberflächen auf mehreren Ebenen. Diese Oberflächen haben größere Flächen als glatte Oberflächen und verzahnen sich mit dem Gewebe so, dass eine stabilere mechanische Kontaktstelle geschaffen wird. Möglicherweise haben sie auch signifikante Auswirkungen auf die Adhäsion von Fibrin-Klümpchen, auf die Adhäsion von dauerhafteren Komponenten der extrazellulären Matrix und auf die langfristige Wechselwirkung von Zellen an stabilen Kontaktstellen. Wir haben beobachtet, dass kurzfristig Fasergewebezellen auf glatten Kontaktstellen eine frühere und organisiertere Kollagenkapsel bilden als auf strukturierten Kontaktstellen. Wir vermuten, dass strukturierte Oberflächen gegenüber glatten Oberflächen einen weiteren Vorteil haben. Sie hemmen die Kolonisierung durch fibroblastische Zelltypen, die bei der Wundheilung früh auftreten, und verkapseln glatte Substrate.

Wir haben die Auswirkungen von strukturierten Oberflächen auf die Koloniebildung durch Fibroblasten (1) und (2) die Auswirkungen kontrollierter Oberflächenmikrogeometrien auf die Fibroblastkolonisierung untersucht. Auf Grundlage dieser Ergebnisse haben wir Implantate aus Titanlegierung und handelsüblichem Reintitan mit kontrollierten Mikrogeometrien entwickelt, gefertigt und in In-vivo-Modellen getestet. Diese experimentelle Oberflächen haben hochgradig ausgerichtete, konsistente Mikrostrukturen, die unter Verwendung von computergesteuerter Laserablation aufgebracht werden. Die Ergebnisse lassen vermuten, dass eine kontrolliere Oberflächenmikrogeometrie in bestimmten Größenordnungen die Knochenintegration verbessern und die lokale mikrostrukturelle Geometrie angelagerter Knochen beeinflussen kann.
Zytoskeletale Organisation bei drei Fibroblast-Varianten, die auf mikrostrukturierten Oberflächen gezüchtet wurden
Präsentiert auf dem sechsten Weltkongress für Biomaterialien. Kamuela, Hawaii
15. bis 20. Mai 2000.

ABSTRACT
Einführung: Implantatoberflächengeometrie und Mikrogeometrie beeinflussen die Gewebereaktionen auf Implantate. Physikalische und chemische Eigenschaften von synthetischen Substraten beeinflussen die Morphologie, Physiologie und das Verhalten von kultivierten Zellen unterschiedlichen Typs. Bisher haben Untersuchungen der Gewebe-Implantat-Interaktion die Zellanlagerung, Signalwirkungen und andere zellulare Reaktionsmechanismen schwerpunktmäßig erforscht. Zu den Zelleigenschaften, die durch mikrometrische Substratmerkmale beeinflusst werden, gehören die Zellform, die Anlagerung, die Migration, die Ausrichtung und die zytoskeletale Organisation. Wir untersuchten drei phänotypische Varianten von murinen Fibroblastzellen, um den Einfluss der Substrat-Mikrogeometrie auf die Zellform, die Ausrichtung und die Mikrofilament-Verteilung zu erforschen. Die Mikrofilament-Organisation gibt Auskunft über die Gestaltung und Ausrichtung der Zelle, in Folge von Signalereignissen, die auch die Zellanlagerung, die Mitose, die Migration und die Apoptose steuern Mikrofilamentbündel (Stressfasern) enden in Clustern aus Aktin-assoziierten Proteinen, Adhäsionsproteinen und Proteinkinasen, die zu Reaktionen von In-vitro-Zellprozessen auf Kultursubstrate beitragen.

Vorgangsweise: NIH-3T3-Fibroblasten, 3T3-Li-Fibroblasten (ATCC, Manassas, VA) und MC-3T3-Fibroblasten (Schenkung von JP O'Connor) wurden in DMEM mit 10 % NCS und 1 % Antibiotika in 24-Lochplatten, die TiO2-beschichtete mikrostrukturierte Styroporeinsätze enthielten, gezüchtet. Die Kultursubstrate hatten entweder 8 µm große parallele Rillen, 12 µm große parallele Rillen, eine 3x3 µm große Viereckstruktur, getrennt durch senkrechte 3 µm Rillen, oder keine Merkmale (Kontrollgruppen). Zehntausend Zellen wurden in Vertiefungen, die die Einsätze enthielten, ausgesät und nach 1 Tagen für das Raster-Elektronenmikroskop (SEM) aufbereitet oder mit Rhodamin-Phalloidin eingefärbt.

Resultate: Bis zum Tag 1, hafteten alle drei Varianten von 3T3-Fibroblasten allen Substraten an. Zellen auf Kontrolloberflächen wiesen keine vorherrschende Ausrichtung oder Form auf. Die Zytoplasmen einiger auf Kontrolloberflächen gezüchteter Zellen zeigten zufällige Anordnungen von Stressfasern, die offensichtlich an fokalen Adhäsionen endeten. Fast alle Zellen aller Typen, die auf 8 oder 12 µm gerillten Substraten gewachsen waren, waren gestreckt und orientierten sich parallel zu den Rillen und wuchsen auf den Kämmen oder innerhalb der Senken (Abbildung 1). Zellen, die auf 8 µm großen Rillen kultiviert wurden, überbrückten Rillen häufiger als Zellen, die auf 12 µm großen Rillen kultiviert wurden. Einige Zellen aller Typen zeigten nach 1 Tagen in der Kultur auf gerillten Oberflächen Anzeichen einer Stressfaserbildung. Viele Zellen, die auf Substraten mit Viereckstruktur wuchsen, zeigten Stressfasern, die an den Vierecken endeten. Diese nahmen eine sternförmige Anordnung an, wobei sich dieser Prozess orthogonal von einer zentralen zytoplasmatischen Masse ausdehnte und auf den erhöhten Vierecken endete (Abbildung 1). Dieses Ergebnis ähnelt unseren vorherigen Beobachtungen von NIH-3T3-Zellen, die auf Substraten mit Viereckstruktur gewachsen waren. REM-Beobachtungen bestätigten die Auswirkungen der Substrate auf Form und Ausrichtung der 3T3-Varianten.

Diskussion: Dieses Experiment hat gezeigt, dass die parallelen und kreuzenden Rillen die Zellform und -ausrichtung sowie die zytoskeletale Organisation von drei phänotypischen Varianten von 3T3-Fibroblasten bestimmen. Die NIH-3T3-Variante ist eine fibrogene Linie, während die 3T3-L1-Variante lipogen ist und die MC-3T3-Variante osteogen. Die Phänotypen dieser Zellen wurden durch Tests mit alkalischer Phosphatase (MC-3T3-Zellen reagieren beim Test mit alkalischer Phosphatase positiv) und durch Färbung mit Sudan Black B (für Fetteinlagerungen in 3T3-Li-Zellen) bestimmt. Die Rolle von Matrix- und Zelladhäsionsmolekülen bei den oben beschriebenen Ereignissen der Kontaktführung wurde nicht beschrieben, blieben jedoch nicht unberücksichtigt. Wir haben zuvor gezeigt, dass die Integrinverteilung und die Aktivität der Tyrosinkinasen physikalisch durch mikrometrische Substratmerkmale beschränkt wird. Wir stellen die Hypothese auf, dass dieselbe Beschränkung in den hier beschriebenen Zellen aufgetreten ist. Die Darlegung der phänotypischen Unterschiede zwischen Zelltypen, die die Gewebereaktion auf Implantate steuern, kann Informationen liefern, die zu einer verbesserten Integration und einer längeren Lebensdauer von Implantaten führen.

Danksagungen: Diese Arbeit wurde durch NSF Spenden SBIR-9160684 und DUE-9750533, und durch NJCU SBR Spende 220253 unterstützt. Die mikrogeometrischen Gussformen wurden von der Cornell Nanofabrication Facility vorbereitet.
Zytologische Merkmale von 3T3-Fibroblasten, die auf mikrostrukturierten Substraten gezüchtet wurden.
Präsentiert auf der 24. Jahreskonferenz der Society for Biomaterials
22. bis 26. April 1998, San Diego, Kalifornien

ABSTRACT
Einführung: Implantatoberflächengeometrie und Mikrogeometrie beeinflussen Gewebereaktionen, obwohl die Interaktion zwischen Gewebe und Implantat unvollständig beschrieben ist. Physikalische und chemische Eigenschaften von synthetischen Substraten beeinflussen die Morphologie, Physiologie und das Verhalten von kultivierten Zellen unterschiedlichen Typs. Die Forscher beginnen gerade erst damit, die In-vitro-Effekte detailliert zu beschreiben. Form, Anhaftung, Migration, Ausrichtung und zytoskeletale Organisation sind bei Zellen, die auf flachen Substraten kultiviert wurden, und solchen auf Substraten mit regulären Oberflächenmerkmalen von mikrometrischen Ausmaßen unterschiedlich. Wir haben Form, Ausrichtung und Orientierung von murinen Fibroblasten sowie die Verteilung der Mikrofilamente und der fokalen Adhäsionspunkte untersucht – Parameter, die für die Kontaktführung und andere Faktoren, die durch die Substrat-Mikrogeometrie beeinflusst werden, relevant sind. Die Mikrofilament-Organisation gibt Auskunft über Form und Ausrichtung der Zelle, aber ist auch für Signalübertragungsschemata, die die Zellanhaftung, die Mitose, die Migration und die Apoptose, steuern, von Bedeutung. Mikrofilamentbündel enden in Clustern aus Aktin-assoziierten Proteinen, Adhäsionsproteinen und Proteinkinasen mit signalübertragenden Funktionen. Wir führten Tests zur Verdeutlichung der Verteilung von (1) Mikrofilamenten/Stressfasern, (2) fokalen Adhäsionsmolekülen und (3) Phosphotyrosin, dem Produkt der Hauptklasse von Kinasen, die mit Zellanhaftungen assoziiert sind, durch.

Vorgangsweise: 3T3-Fibroblasten (ATCC, Rockville, Maryland) aus tiefgefrorenen Kulturen wurden in DMEM mit 10 % FBS in Multiwellplatten, die 1 cm quadratisch mikrostrukturierte Einsätze enthielten, gezüchtet. Die Einsätze bestanden aus auf Silikon-Formen gegossenem Polystyrol und waren mit Titanoxid beschichtet. Die daraus entstandenen Oberflächen hatten entweder 8 µm parallele Rillen, 12 µm parallele Rillen, 3 µm viereckige Pfosten (gebildet durch senkrechte 3 µm-Rillen), oder keine Merkmale (Kontrollgruppen). Viertausend Zellen wurden in den Vertiefungen (Wells), die die Einsätze enthielten, ausgesät und nach 4 oder 8 Tagen für das Raster-Elektronenmikroskop (SEM) aufbereitet oder mit (1) Rhodamin-Phalloidin; (2) Maus-Antitalin oder Maus-Antivinculin gefolgt von Rhodamin-Antimaus-Antikörpern; oder (3) Fluoreszenz-Anti Phosphotyrosin-Antikörper eingefärbt.

Resultate: Bis zum Tag 4 hafteten die 3T3-Zellen an allen Substraten an und bis zum Tag 8 zeigten sie an Stellen, die einer Konfluenz nahe kamen, beträchtliches Wachstum. Zellen auf Kontrolloberflächen wiesen keine vorherrschende Ausrichtung oder Form auf. Ihre Zytoplasmen zeigten diffuse Rhodaminfärbung, nachweisbare Stressfasern fehlten. Fokale Adhäsionen und Phosphotyrosin waren diffus verteilt. Zellen, die auf Substraten mit 8 oder 12 µm-Rillen gewachsen waren, waren annähernd gleichmäßig in Richtung der Rillen ausgerichtet. Zellen, die auf 8 µm-Rillen kultiviert wurden, wuchsen meistens auf den Kämmen und überbrückten oft die Senken zwischen den Kämmen. Zellen, die auf 12 µm-Rillen kultiviert wurden, wuchsen entweder auf den Kämmen oder innerhalb der Senken und überbrückten die Senken zwischen den Kämmen nur selten. Einige Zellen zeigten nach 8 Tagen in den Kulturen auf den gerillten Oberflächen in begrenztem Umfang Anzeichen von Stressfasern. Fokale Adhäsionen und Phosphotyrosin waren auf Bereiche mit Zell-Substrat-Kontakt beschränkt; auf Teilen von Zellen, die Lücken überbrückten, fehlten lokale Adhäsionen und Phosphotyrosin. Zellen, die auf den erhöhten Oberflächen wuchsen, zeigten orthogonale Reihen von Mikrofilamenten, die sich an die sich überschneidenden Senken zwischen Pfosten anpassten. Stressfasern wurden jedoch nicht beobachtet. Diese Zellen blieben entweder auf den Pfosten oder siedelten sich unten an den Pfosten an, wobei die Pfosten offensichtlich das Zytoplasma verdrängten und die Verteilung von Mikrofilamentbündeln auf Bereiche mit basalem Kontakt begrenzten. REM-Beobachtungen bestätigten, dass die Pfosten die basale Zellmembranoberfläche penetrierten, wobei sich die Zellinhalte um die Pfosten herum ansiedelten. Fokale Attachments und Phosphotyrosin waren in diesem Kulturen ähnlich verteilt.

Diskussion: Dieses Experiment zeigte, dass parallele und sich überschneidende Rillen in der Lage sind, die Form, Ausrichtung, die zytoskeletale Organisation und die Verteilung von fokalen Adhäsionen bei 3T3 Fibroblasten zu beeinflussen und damit unsere bisherigen Erkenntnisse dieser Effekte bei Rattensehnenfibroblasten auszudehnen. Die Rolle von extrazellularer Matrix bei der Steuerung dieses Prozesses wird, obwohl sie nicht charakterisiert wurde, nicht unberücksichtigt gelassen. Die Beschränkung der Kinase-Aktivität durch physikalische Merkmale des Substrats ist eine Neuentdeckung und könnte Licht auf Mechanismen, aufgrund derer Zelltypen unterschiedlich auf Substrate reagieren, werfen. Letztlich hoffen wir, phänotypische Unterschiede in diesen Eigenschaften zwischen Zelltypen aufzudecken, die die Gewebereaktion auf Implantate so steuern, dass die Inkorporation von Implantaten verbessert und ihre funktionale Lebensdauer verlängert wird.

Danksagungen: Diese Arbeit wurde durch National Science Foundation SBIR Phase I Grant #9160684 und durch Jersey City State College SBR Grant #220251 unterstützt. Die mikrogeometrischen Gussformen wurden von der Cornell Nanofabrication Facility vorbereitet.
Auswirkungen der Oberflächenmikrogeometrie auf die Fibroblast-Form und das Zytoskelett
Präsentiert auf dem 23. Jahrestreffen der Society for Biomaterials.
30. April bis 4. Mai 1997. New Orleans, Louisiana.

ABSTRACT
Einführung: Die Oberflächenmikrogeometrie beeinflusst die Gewebe-Implantat-Interaktion, obwohl die Interaktion bisher noch nicht hinreichend geklärt ist. Die zelluläre Kontaktführung, eine Gewebereaktion auf die Oberflächenmikrogeometrie beeinflusst tiefgreifend das Zellwachstum und andere Verhaltensweisen. So sind zum Beispiel auf gerillten Oberflächen eine Mindestrillentiefe und -breite notwendig, um die Zellform und -ausrichtung sowie die Wachstumsrichtung zu beeinflussen. Die zytoskeletale Organisation gibt Auskunft über die Zellanlagerung, die Zellform und -orientierung und trägt wahrscheinlich zu diesen mikrogeometrisch gesteuerten Phänomenen bei. Wir haben einige Eigenschaften von Fibroblasten untersucht, die auf simulierten Biomaterialien mit unterschiedlichen Oberflächen-Mikrogeometrien gezüchtet wurden. Wir haben Fibroblastzellen aus Rattensehnen (rat tendon fibroblast – RTF) untersucht, da humane Fasergewebezellen zu den ersten gehören, die Kontakt zu Implantaten haben. Die fibröse Implantateinkapselung wird durch Oberflächenrauigkeit und Mikrogeometrie beeinflusst: ein Aufrauen fördert die Entwicklung dünnerer Kapseln und daher einen engeren Kontakt der Knochenzellen und des Gewebes mit dem Implantat sowie eine verbesserte Implantatintegration.

Vorgangsweise: RTF aus Stammkulturen, die aus Strecksehnen des Hinterbeins gewonnen wurden, wurden auf glatten (Kontrollgruppe) und strukturierten Polystryrol-Substraten mit parallelen 2 oder 12 µm großen linearen Rillen oder 8x50 oder 80x50 µm großen rautenförmigen Inseln, getrennt durch 3x3 µm große Rillen, gezüchtet. Die Substrate waren auf Silikon-Formen gegossen und mit Titanoxid beschichtet. Kreisrunde Ausschnitte von fünfzehn Millimetern wurden in 24-Wellplatten eingepasst und die Vertiefungen (Wells), die Einsätze enthielten, wurden mit 20.000 RTF besiedelt und nach 4 und 8 Tagen in der Kultur fixiert. Die Zellmorphologie wurde durch Rasterelektronenmikroskopie und Fluoreszenzmikroskopie von Kulturen, die mit Rhodamin-Phalloidin und einem Anti-Vinculin, gefolgt von einem an Fluorescein gekoppelten Sekundärantikörper, eingefärbt waren, untersucht und dokumentiert.

Resultate: Die Ausrichtungen und Formen der RTF, die auf den Kontroll- und den geformten Oberflächen wuchsen, wichen durchgängig voneinander ab. Bei den Kontrollkulturen zeigte sich eine eher zufällige Ausrichtung, die aber im Allgemeinen mit den Richtungen der linearen Rillen und der größeren Rauten zusammenfiel. RTF, die auf Substraten mit 2 µm großen Rillen und Rautenstruktur gewachsen waren, überbrückten häufig die Rillen und lagerten sich an höher gelegene Substrate an. RTF, die auf 12 µm großen Rillen gewachsen waren, wuchsen sowohl innerhalb der Rillen als auch auf höher liegenden Oberflächen, überbrückten die Rillen jedoch nur selten. RTF, die auf dem Substrat mit größerem Rautenmuster gewachsen waren, wuchsen oft in Anhäufungen auf höher gelegenen Bereichen. RTF, die auf Kontrolloberflächen gewachsen waren, waren annähernd rund und symmetrisch, und erweiterten kurze Prozesse von einer zentralen Zellmasse aus in alle Richtungen. RTF, die auf linearen Substraten gewachsen waren, nahmen typischerweise die Form einer Spindel an und weiteten Prozesse nur dann senkrecht zu den Rillen aus, wenn sie eine enge (2 oder 3 µm) Rille überbrücken oder um lateralen Kontakt mit den Rillenwänden (12 µm Rillen) herzustellen. Die Substratmikrogeometrie beeinflusste auch die Organisation der Mikrofilamentbündel (Stressfasern), die in Zellen, die auf geformten Substraten gewachsen waren, an die vorherrschende Richtung der Zellausrichtung angepasst waren. RTF aus Kontrollkulturen zeigten typischerweise Mikrofilamentbündel, die sich in unterschiedlichen Richtungen durch das Zell-Zytoplasma ausdehnten. In allen Zellen konnte an den Endpunkten der Mikrofilamentbündel mit Hilfe von Immunfluoreszenzmikroskopie Vinculin nachgewiesen werden, ein Hinweis auf eine punktuelle Zell-Substrat-Anlagerung entsprechend vorhandener fokaler Anlagerungen.

Schlussfolgerungen: Diese Studie zeigte, dass sowohl die linearen als auch die rautenförmigen Muster in der Lage sind, die Ausrichtung und die zytoskeletale Organisation von Fibroblastenzellen zu beeinflussen, was bisherige Beobachtungen von Kontaktführungseffekten aufgrund der Substratmikrogeometrie auf Zellformänderung und zielgerichtetes Wachstum erweitert. RTF mit einer Breite zwischen 3 und 10 µm überbrückten häufig 2 und 3 µm große Rillen und legen den Schluss nahe, dass ausgeprägtere Oberflächenmerkmale nötig sein könnten, um das Wachstum dieser Zellen optimal zu steuern. Die Ergebnisse dieses Experiments unterscheiden sich von früheren Berichten über das Wachstum von „Dot“-Kulturen, die mit in Kollagengel gelagerten Zellen präpariert wurden. Ausgesäte Kulturen scheinen gegenüber Mikrogeometrie weniger empfindlich als „Dot“- Kulturen zu sein. Herauswachsende „Dot“-Kulturzellen wandern wahrscheinlich beträchtliche Entfernungen auf den Substratoberflächen. Rillen könnten daher für wandernde „Dot“-Kulturzellen wichtigere Führungen sein als für Zellen in ausgesäten Kulturen, die sich irgendwo niederlassen und dann dort verbleiben. Weiterführende Untersuchungen und der Vergleich dieser Modelle, insbesondere bei der Zellanlagerung an Substrate, werden zu weiteren Erkenntnissen über die Verhaltensweisen dieser Zellen auf geformten Substraten führen. So könnte zum Beispiel bewiesen werden, dass es möglich ist, die Häufigkeit und die Richtung des Wachstums von Fasergewebe an der Weichgewebe-Implantat-Kontaktstelle zu steuern und damit die Stabilität dieser Implantate zu optimieren.

Danksagungen: Diese Arbeit wurde durch den NSF SBIR Phase I Grant# 9160684 unterstützt. Die mikrogeometrischen Gussformen wurden von der Cornell Nanofabrication Facility vorbereitet.
Zell-Interaktion mit mikrostrukturierten Oberflächen
Präsentiert auf dem Fünften World Biomaterials Congress.
29. Mai bis 2. Juni 1996. Toronto, Kanada.

ABSTRACT
Einführung: Es ist seit Langem anerkannt, dass die Mikrostruktur der Implantatoberfläche die Gewebeinteraktion beeinflussen kann. In vorangegangenen Studien haben wir die In-vitro-Interaktion von Bindegewebe-Fibroblasten mit unterschiedlich definierten Oberflächengeometrien, einschließlich mikrogerillter, aufgerauter und komplexerer Oberflächen. In den meisten Fällen haben diese Oberflächen, obwohl sie ähnlich aufgebaut sind, unterschiedliche (und ausgeprägte) Effekte auf die Rate und die Richtung des Wachstums von Fibroblast-Zellkolonien. Es ist nicht bekannt, welcher Mechanismus für die Auswirkungen der Oberflächenmikrogeometrie auf die Wachstumsrate der Zellkolonien verantwortlich ist. Diese Studie erforschte den Effekt einer definierten Oberflächenmikrogeometrie auf die Dichte von Bindegewebezellkolonien, den Bereich der Zellanlagerung (Spreizung) und die Form der Zellen. Die Ergebnisse lassen einen möglichen Grundmechanismus der Steuerung des Wachstums angelagerter Zellen durch Oberflächenmikrogeometrie vermuten.

Materialien und Methoden: Fibroblastzellen aus Rattensehnen (rat tendon fibroblast – RTF) wurden als Stammkulturen aus Strecksehnen des Hinterbeins von 14 Tage alten Sprague-Dawley-Ratten gezüchtet. Zellen von der zweiten bis zur vierten Passage, die in Dulbecco’s Modified Eagle Medium gezüchtet wurden und Penizillin-Streptomycin sowie 10 % fetales bovines Serum enthielten, wurden für alle Experimente benutzt. Auf diesen Oberflächen wurden mit einem „Dot"-Kulturmodell ähnlich den Explant-Kulturmodellen Zellkolonien gezüchtet. Alle Zellen wurden in gelösten Kollagen suspendiert (Vitrogen, Celltrix, Palo Alto, Kalifornien), und 2 µl Tröpfchen mit jeweils 20.000 Zellen wurden auf den Experimentaloberflächen polymerisiert, wo sie als Quellen für strahlenförmiges Wachstum der Zellkolonien dienten. Das Tempo und die Richtung des Wachstums sowie die Zelldichte (Zellen/mm2), der Zellanlagerungsbereich (µm2), die Zellausrichtung (relativ zur Substratausrichtung) und die Zelldehnung (Exzentrizität, Verhältnis von Zelllänge zu Zellbreite) wurden mit Lichtmikroskopie und Bildanalysemethoden ermittelt. Für individuelle Zellmessungen wurden 30 Zellen jeder experimentellen Gruppe vermessen. Experimentelle Substrate bestanden aus gegossenen Polystyrol-Oberflächen, aufgedampft mit 60 nm TiO2, geformt aus Siliziummustern, die durch optische Lithografieverfahren an der National Nanofabrication Facility der Cornell-Universität (Ithaca, New York) hergestellt wurden. Die Substrate bestanden aus spiegelglatten Oberflächen (Kontrollgruppe) sowie aus Rechteckwellen mit Kämmen und Rillen der Größen 1,75, 6,5 und 12 µm. Die Ergebnisse wurden durch t-Tests auf ihre statistische Signifikanz getestet.

Resultate: Alle drei mikrogerillten Oberflächen hatten eine ausgeprägte Wirkung auf das Zellkolonienwachstum, auf das Zellanlagerungsgebiet, die Zellexzentrizität und die Zellausrichtung (Tabelle 1: sie reduzierten das Zellkolonienwachstum und die Verbreitung der Zellen, steigerten die Zellexzentrizität (Dehnung) und richteten die Zellen wirkungsvoll parallel zur Oberfläche aus. Auf allen experimentellen Oberflächen wurde die Zelldichte im Vergleich zur Kontrollgruppe reduziert.

Diskussion: Klar definierte Oberflächenmikrogeometrien mit den getesteten Ausmaßen zeigen sich wirkungsvoll beim Ausrichten der Zellen, beim Verändern der Zellform und bei der Reduzierung der Wachstumsraten der Zellen. Bekanntlich müssen sich adhärente Zellen anlagern und ausbreiten, damit eine Zellteilung ausgelöst wird. Die derzeitigen Resultate lassen vermuten, dass der wachstumshemmende Effekt, der durch diese Oberflächen demonstriert wird, möglicherweise auf der Reduzierung der Zellspreizung durch die Mikrorillen auf der Oberfläche beruht. Diese Experimente legen den Schluss nahe, dass die beobachteten Unterschiede bei der fibrösen Einkapselung von glatten im Gegensatz zu mikrostrukturierten Oberflächen auf der direkten Unterdrückung der Ausbreitung und des Wachstum von Fibroblast durch Mikrostrukturen beruhen könnte. Diese Mikrogeometrien sind möglicherweise als Implantatoberflächen zur Steuerung der Gewebeintegration einsetzbar.

Danksagungen: Diese Arbeit wurde von der Orthogen Corporation durch NSF SBIR Phase I Award 9160684 finanziert.
In-vitro-Effekte von rauen Oberflächen und kontrollierter Oberflächenmikrogeometrie auf die Besiedlung mit Fasergewebezellen
Präsentiert auf dem 21. Jahrestreffen der Society for Biomaterials.
18. bis 22. März 1995, San Francisco, Kalifornien.

ABSTRACT
Einführung: Es wurde festgestellt, dass die Weichgewebeeinkapselung eines Implantats mit der Zusammensetzung, der Oberflächenchemie und der Oberflächenmikrogeometrie des Implantatmaterials korreliert. Die Oberflächenmikrogeometrie (oder Oberflächenstruktur) von Metallimplantaten im Knochen beeinflusst nachgewiesenermaßen die fibröse Kapselbildung. Glatte Oberflächen führen beispielsweise zur Bildung dickerer fibröser Kapseln als aufgeraute Oberflächen, was darauf schließen lässt, dass die Oberflächenmikrogeometrie die Proliferation von Fasergewebe beeinflusst. Wir evaluierten die Reaktion in-vitro von Fibroblastkolonien aus Rattensehnen (rat tendon fibroblast – RTF) und humanen Kapselfibroblastkolonien aus fibrösem Kapselgewebe im Bereich von Komponenten von Hüfttotalendoprothesen (human implant capsule fibroblast – HICF) auf Oberflächen, die durch Strahltechnik aufgeraut wurden und auf kontrollierte Oberflächenmikrogeometrieen, die aus kleinen quadratischen Post-Projektionen mit Merkmalen der Größe 3 bis 12 µm bestehen.

Materialien und Methoden: Die RTF-Zellen wurden aus Strecksehnen des Hinterbeins von 14 Tage alten Sprague-Dawley-Ratten gezüchtet. HICF-Zellen wurden aus Proben von fibrösem Kapselgewebe gezüchtet, das von Patienten stammte, die sich einer Revisionsendoprothetik, die das Entfernen einer unzementierten Hüftprothese umfasste, unterziehen mussten. Das Gewebe, das aus einem Bereich in der Nähe des proximalen Stamms gewonnen wurde, wurde als Explantat unter sterilen Bedingungen zur Gewinnung von Stammkulturen gezüchtet. Alle Zellen wurden als Stammkulturen gezüchtet, mit gelöstem Kollagen vermischt sowie verteilt und polymerisiert, um auf allen experimentellen Oberflächen „Dot“-Kulturen anzustoßen, die jeweils aus 2 µl Dots, von denen jeder 20.000 Zellen enthält, bestehen. Diese Zellkollagen-Dots wirkten bei der Bildung wachsender Zellkolonien als Quellen für übermäßiges Zellwachstum. Nach dem 4. und 8. Tag wurden die Zellkolonien fixiert, eingefärbt und ihr Wachstumsfeld wurde mit einem Stereomikroskop vermessen, das mit einer Videokamera ausgestattet und an einen Computer mit Bildverarbeitungs- bzw. Analyseprogramm angeschlossen war. Das Wachstum der Zellkolonien wurde als Flächen- oder Durchmesserzuwachs zwischen dem 4. und 8. Tag ermittelt. Aufgeraute Oberflächen wurden durch Sandstrahlung oder Glasperlenstrahlung von Kulturplatten aus Polystyrol erzeugt. Als glatte Kontrolloberfläche wurde ein maskierter Bereich verwendet. Die Oberflächen wiesen abhängig vom Bestrahlungsmedium verschiedene Merkmalsgrößen auf. Die Medien ähnelten denen, die zur Strukturierung orthopädischer Implantate aus Metall verwendet wurden, und erzeugten Merkmale ähnlicher Größe. Substrate mit kontrollierter Mikrogeometrie wurden mithilfe von unter Verwendung optischer Lithografieverfahren präzisionsgefertigten Polystyrolformen an der National Nanofabrication Facility der Cornell University geformt. Alle Oberflächen wurden mit einer 600-Å-Schicht aus TiO2 besputtert, um eine orthopädische Implantatoberfläche aus Titanlegierung zu simulieren. Die kontrollierten Mikrogeometrieoberflächen bestanden aus gut charakterisierten, schraffierten oder Schachbrettmustern, die aus viereckigen Pfosten mit Merkmalgrößen von 3, 6, 10 und 12 µm bestanden.

Resultate: Alle Kolonien zeigten ab Tag 4 konsistentes Wachstum, wobei an der Punktperipherie übermäßiges Zellwachstum beobachtet werden konnte. Zufällig angeordnete Zellen bildeten auf den Kontrolloberflächen und den aufgerauten Oberflächen kreisförmige Kolonien. Die Oberflächen mit kontrollierter Mikrogeometrie produzierten aufgrund der Einschränkung der Wuchsrichtung an der Oberfläche Kolonien mit ungewöhnlichen Formen. Auf individueller Zellebene wurde beobachtet, dass sich die Zellen entlang der Oberflächenstrukturen sowie in Rillen zwischen Oberflächenstrukturen ausrichten. Auf den kleinsten kontrollierten Mikrogeometrien lagerte sich jede Zelle an den Oberflächen mehrerer Vierkantpfosten an. Alle experimentellen Oberflächen hemmten das Wachstum der Zellkolonien bei beiden Zelltypen signifikant. Auf gestrahlten, titanbeschichteten Oberflächen (GB-Ti) war im Vergleich zur titanbeschichteten Kontrolloberfläche (C-Ti) und zur unbehandelten Kontroll-Kulturplatte (C-p) eine signifikante Inhibition des Zellwachstums zu beobachten, wie in Abb. 1 dargestellt, die das RTF-Zellwachstum darstellt. Die effizienteste Inhibition des Zellwachstums war auf der Oberfläche mit der 3-µm-Schraffur zu beobachten (Abb. 2), obwohl alle Oberflächen mit schraffiertem Muster eine signifikante Inhibition des Koloniewachstums verursachten. Abbildung 2 zeigt auch die Daten der RTF-Zellkolonie.

Schlussfolgerung:RTF- und HICF-Zellkolonien, die auf aufgerauten Oberflächen und einer Reihe von kontrollierten Mikrogeometrien gezüchtet wurden, zeigten eine ausgeprägte Wachstumsinhibition. Die Oberflächen erhöhten nicht die Zelldichte in den Kolonien und der Effekt basierte nicht auf einer größeren Substratoberfläche. Die beobachteten Resultate zeigen die Auswirkungen der zellulären Kontaktführung – der Fähigkeit der Mikrogeometrie eines Substrats, die Zellorientierung und -wanderung zu beeinflussen – auf das gesamte Wachstum von Zellkolonien. Die beobachteten Auswirkungen von aufgerauten Oberflächen und Mikrogeometrien auf das Wachstum von Fasergewebszellen in-vitro könnte in Zusammenhang stehen mit der Beobachtung, dass aufgeraute Oberflächen weniger fibröse Verkapselung in-vivo verursachen. Wenn dies zutrifft, könnten Oberflächen mit kontrollierter Mikrogeometrie zur effektiven Suppression der fibrösen Verkapselung genutzt werden.

Danksagungen:Diese Arbeit wurde von Orthogen Inc. gefördert und von der Orthopaedic Research and Educational Foundation finanziell unterstützt.