Zielsetzung:
Bewertung der klinischen, radiografischen und ästhetischen Resultate von Implantaten mit mikrostrukturiertem Implantatkragen im vorderen Oberkiefer zum Zeitpunkt der Zahnextraktion und sofort danach.

Methoden
46 Patienten (24 Männer und 22 Frauen) mit dickem gingivalem Biotyp, idealer Gingivastärke/Gingivakontur und nach der Zahnextraktion intakten Kieferwänden wurden 46 mit der Laser-Lok-Technologie behandelte Implantate des Typs Tapered Internal von BioHorizons eingesetzt und mit nichtfunktionaler Belastung sofort wiederhergestellt. Die Erfolgsquote, der kortikale Knochenverlust und die periimplantäre Reaktion der Schleimhaut wurden nach 6, 12 und 24 Monaten bewertet.

Ergebnisse
Die Erfolgsquote lag bei 95,6 %. Der mittlere mesiale und distale Knochenverlust an den Rändern 24 Monate nach dem Einsetzen betrug 0,58 mm (Standardabweichung = 0,53; Bandbreite 0,17-1,15) bzw. 0,57 mm (Standardabweichung = 0,70; Bandbreite 0,42-1,10). Ein mesialer und distaler Papillennachwuchs wurde mit einem Mittelwert von 1,8 bzw. 1,5 mm festgestellt. Die Zahnfleischhöhe vorne mittig ging nach 24 Monaten um 0,12 mm zurück.

Conclusion
Sofortimplantate mit einer laser-mikrostrukturierten Oberfläche, die noch am Tag des Eingriffs restauriert werden, können hinsichtlich der Haltbarkeit der Implantate und einer Neumodellierung des Hart- und Weichgewebes als zuverlässig betrachtet werden.

ABSTRACT
Papillen der Implantatzwischenräume spielen eine entscheidende Rolle bei der ästhetischen Restauration mit Implantaten im ästhetischen Kieferbereich. Stabile papilläre 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 Knochens stattfindet. Die vorliegende präklinische Studie zum Nachweis des Wirkprinzips am Hundemodell untersucht ein neuartiges System aus Implantat und Abutment mit einer Kombination aus Plattform-Switching und präzise konfiguriertem, laserabgetragenem Abutment und Implantat-Mikrorillen, um den krestalen Knochen bei Abständen zwischen den Implantaten von 2 bis 4 mm zu erhalten. Die Ergebnisse dieser ersten präklinischen Studie weisen darauf hin, dass es durch präzise Änderungen an der Bauweise von Implantat/Abutment möglich ist, benachbarte Implantate in einem Abstand von 2 bis 4 mm ohne Verlust des subpapillären, krestalen Knochens zu setzen.

BEFUNDE HINSICHTLICH WEICHGEWEBE
Periimplantäre Weichgewebe bestehen aus einer epithelialen Barriere, bei der das Sulkusepithel sich mit dem Saumepithel verbindet. Das Saumepithel endete abrupt an der koronalsten Stelle der Mikrorillen des Laser-Lok-Abutments, wo ein Geflecht aus Bindegewebsfasern senkrecht in das 0,7 mm breite Mikrorillen-Band einzuwachsen schien. Darüber hinaus waren Bindegewebsfasern auch in die Laser-Lok-Bereiche des Implantatkragens 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.

BEFUNDE HINSICHTLICH HARTGEWEBE
Am krestalen Knochen zwischen den Implantaten gab es bei der Biopsie nach 3 Monaten bei keiner Probe Anzeichen für eine Knochenresorption. In allen Rumpf- und Kragenbereichen 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 erzeugten Mikrorillen im Bereich des Mikrospalts an der Implantat-Abutment-Kontaktstelle entstand eine anatomische Barriere zum umgebenden Gewebe, wodurch eine Migration des Saumepithels verhindert wurde.

Im Rahmen der Studie wurden 300 einzelne Implantate in 300 Patienten (155 Männer und 145 Frauen; Durchschnittsalter: 49,3 Jahre; Altersbereich: 45 bis 75 Jahre) untersucht. 160 Implantate mit laser-mikrostrukturierten Krägen (L) und 140 mit gefrästen Krägen (M) wurden verwendet. Die Implantate wurden in die Behandlungskategorien „sofortige Platzierung“, „verzögerte Platzierung“, „sofortige 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 das krestale Knochenniveau (CBL), das klinische Attachment (CAL), der Plaqueindex (PI) und die Blutungsneigung beim Sondieren (BOP) gemessen.
A physical attachment of connective tissue fibers to the laser microtexturing (8 and 12μm grooves) surface placed on collar of implant, has been demonstrated using human histology. Related clinical research has suggested that this kind of microtexturing surface may lead to a decreased amount of initial bone loss.

AIM
The aim of this retrospective study was to compare crestal bone heights and clinical parameters between implants with laser-microtextured collar and machined collar using different protocols.

MATERIALS AND METHODS
This study evaluates 300 single implants in 300 patients (155 males and 145 females; mean age: 49.3 years; range: 45 to 75 years). 160 implants with laser-microtextured collars (L) and 140 with machined collars (M) were used. Implants were grouped into the treatment categories of immediate placement, delayed placement, immediate non-occlusal loading (INOL), and delayed loading (DL). For all groups, crestal bone level (CBL), attachment level (CAL), plaque index (PI), and bleeding on probing (BOP), were recorded at baseline examinations (BSL) and 6 (T1), 12 (T2), and 24 months (T3) after loading with the final restoration.

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

SCHLUSSFOLGERUNGEN
Die Ergebnisse lassen vermuten, dass eine mikrostrukturierte Oberfläche am Implantatkragen unabhängig vom Positionierungs- und Belastungsprotokoll Folgeschäden in Bezug auf den periimplantären Knochenverlust mildern kann.

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

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

MATERIALS AND METHODS
35 teilweise zahnlose Patienten, für die eine Implantatbehandlung geplant war und die die Einschlusskriterien erfüllten, wurden nacheinander in verschiedenen italienischen Einrichtungen in die Studie aufgenommen. Insgesamt wurden 107 mit Laser-Lok behandelte Implantate des Typs Tapered Internal (49 im Ober- und 58 im Unterkiefer) eingesetzt und sofort belastet. Die Provisorien wurden innerhalb von 1 Stunde und der endgültige Zahnersatz wurde nach 4 Monaten eingegliedert. Insgesamt wurden 32 Prothesen untersucht, darunter 10 zweigliedrige, 12 dreigliedrige und 10 viergliedrige Restaurationen. 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 Belasten verloren gegangen (3 Implantate in zweigliedrigen Unterkiefer-Restaurationen, 1 in einer zweigliedrigen Oberkiefer-Restauration und 1 in einer dreigliedrigen Unterkiefer-Restauration), sodass sich nach 24 Monaten eine Erfolgsquote von 95,4 % ergab. Der mittlere Knochenverlust an den Rändern 6, 12 und 24 Monate nach der Implantation betrug 0,42 mm ± 1,1 mm, 0,52 mm ± 0,9 mm bzw. 0,66 mm ± 1,3 mm.

SCHLUSSFOLGERUNGEN
Trotz des begrenzten Beobachtungszeitraums scheinen die sofort belasteten, mit Laser-Lok^® behandelten Implantate des Typs Tapered Internal eine tragfähige Möglichkeit zur Behandlung teilweise zahnloser Patienten zu sein.

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

MATERIALS AND METHODS
77 Patienten nahmen an einer prospektiven, randomisierten Studie teil und wurden in zwei Gruppen aufgeteilt: Die Kontrollgruppe erhielt Implantate des Typs BioHorizons Tapered Internal ohne Laser-Lok^®(NLL; n = 39), bei der Testgruppe wurden BioHorizons-Implantate des Typs Tapered Internal mit Laser-Lok^®(LL; n = 39) verwendet. Bei der Voruntersuchung sowie 6 (T1), 12 (T2) und 24 Monate (T3) nach Belastung mit der Endprothese wurden jeweils der krestale Knochenverlust (CBL) und andere klinische Parameter wie das klinische Attachment (CAL), der Plaqueindex (PI) und die Blutungsneigung beim Sondieren (BOP) erfasst.

Ergebnisse
In der Kontroll- und in der Testgruppe hat jeweils ein Implantat versagt, 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.

ABSTRACT
Histologische und klinische Studien belegen, dass Laser-mikrostrukturierte Implantatkrägen das Attachment von Bindegewebsfasern begünstigen und die Sondierungstiefe sowie den periimplantären Knochenabbau im Vergleich zu gefrästen Krägen reduzieren können. Ziel dieser prospektiven Studie war es, nach sofort gesetzten Transmukosaimplantaten (mit Laser-Lok^® mikrostrukturierter Kragen) Größenveränderungen der Extraktionsalveolen zu untersuchen, die im Zusammenhang mit der Knochenregeneration stehen.

MATERIALS AND METHODS
Dreizehn Implantate (einzeitiges Implantatsystem^®, BioHorizons, IPH. Inc.) wurden sofort in Extraktionsalveolen mit Einzelwurzel eingesetzt. Periimplantäre Defekte wurden mit bovinem Xenotransplantatmaterial (Laddec^®, BioHorizons, IPH. Inc) und resorbierbaren Kollagenmembranen (Mem-Lok^®, BioHorizons, IPH. Inc.).

Ergebnisse
Bei der erneuten chirurgischen Öffnung nach 6 Monaten zeigte sich, dass der mit Laser-Lok^® mikrostrukturierte Kragen bessere Bedingungen für das Anwachsen von Hart- und Weichgewebe bot und den Alveolarknochenverlust verringerte.

1. Human Histologic Evidence of a Connective Tissue Attachment to a Dental Implant.
   M Nevins, ML Nevins, M Camelo, JL Boyesen, DM Kim. International Journal of Periodontics & Restorative Dentistry. Vol. 28, No. 2, 2008.
2. The Effects of Laser Microtextured Collars Upon Crestal Bone Levels of Dental Implants.
   S Weiner, J Simon, DS Ehrenberg, B Zweig, JL Ricci. Implant Dentistry, Volume 17, Number 2, 2008. p. 217-228
3. Clinical Evaluation of Laser Microtexturing for Soft Tissue and Bone Attachment to Dental Implants.
   Pecora GE, Ceccarelli R, Bonelli M, Alexander H, Ricci JL. Implant Dent. 2009 Feb;18(1):57-66.
4. The Effects of Laser Microtexturing of the Dental Implant Collar on Crestal Bone Levels and Peri-implant Health.
   Botos S, Yousef H, Zweig B, Flinton R, Weiner S. Int J Oral Maxillofac Implants. 2011 May-Jun;26(3):492-8.
5. Radiographic Analysis of Crestal Bone Levels on Laser-Lok® Collar Dental Implants.
   CA Shapoff, B Lahey, P Wasserlauf, D Kim. Int J Periodontics Restorative Dent 2010;30:129-137.
6. Marginal Tissue Response to Different Implant Neck Design.
   HEK Bae, MK Chung, IH Cha, DH Han. J Korean Acad Prosthodont. 2008, 46. Jahrgang, Nr. 6.

Im Rahmen der Studie wurden 300 einzelne Implantate in 300 Patienten (155 Männer und 145 Frauen; Durchschnittsalter: 49,3 Jahre; Altersbereich: 45 bis 75 Jahre) untersucht. 160 Implantate mit laser-mikrostrukturierten Krägen (L) und 140 mit gefrästen Krägen (M) wurden verwendet. Die Implantate wurden in die Behandlungskategorien „sofortige Platzierung“, „verzögerte Platzierung“, „sofortige 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 das krestale Knochenniveau (CBL), das klinische Attachment (CAL), der Plaqueindex (PI) und die Blutungsneigung beim Sondieren (BOP) gemessen.
In einer prospektiven, kontrollierten, multizentrischen klinischen Studie wurde ein konisches Dentalimplantat (mit Laser-Lok-Oberflächenbehandlung [LL]) mit 2 mm breitem Kragen untersucht, der im unteren Bereich auf 1,5 mm durch Laserbearbeitung mit einer Mikrostruktur zur Begünstigung des Anwachsens von Knochen- und Bindegewebe und zur Inhibition des apikal gerichteten Wachstums 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 gleicher Bauweise mit gefrästem Kragen platziert. Es wurden jeweils die Parameter Blutungsindex, Plaqueindex, Sondierungstiefe und krestaler Knochenverlust betrachtet.

Ergebnisse
Weder bei der Blutungsneigung noch beim Plaque-Index wurden statistische Unterschiede festgestellt. Bei der 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.

DISCUSSION
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 Bereich von 0,59 mm begrenzt werden, während bei den Kontrollimplantaten ein krestaler Knochenverlust im Bereich von 1,94 mm festgestellt wurde. 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.

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

Materials and Methods
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 Implantate des Typs Nobel Replace Select (1,14 ± 0,77 mm und 1,64 ± 0,93 mm; P jeweils < 0,05 nach 6 bzw. 12 Monaten). 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 Implantate des Typs Nobel Replace Select (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).

Conclusion
Die Laser-Lok-Implantate wiesen eine kleinere Sondierungstiefe und einen geringeren periimplantären krestalen Knochenverlust als die Implantate des Typs Nobel Replace Select auf.

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 Implantatkragen auf den Erhalt des krestalen Knochens und die Weichgewebeästhetik belegt werden. In Anwendungsfall 1 erfolgte eine Extraktion, eine Alveolenauffüllung, eine um 6 Monate verzögerte Implantatplatzierung und die Fertigstellung der Restauration nach 6 Monaten. In Anwendungsfall 2 erfolgte eine Extraktion mit unmittelbarer Implantatplatzierung und gleichzeitiger Transplantation und die Platzierung der provisorischen Krone zwei Monate später. In Anwendungsfall 3 wurden kongenital fehlende Schneidezähne im Rahmen einer verzögerten Restauration behandelt

Anwendungsfall 1 (erste 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 zwischen verschiedenen Behandlungsmöglichkeiten und entschied sich für eine Extraktion mit Einsetzen eines Dentalimplantats. Nach atraumatischer Extraktion war die Beschaffenheit der Alveole nicht für ein sofortiges Einsetzen mit ausreichender Anfangsstabilität geeignet. Die Alveole wurde daher mit kalzifiziertem Knochen-Allotransplantat aufgefüllt. Danach wurde ein Zeitraum von 6 Monaten für die Heilung eingeräumt. Zu diesem Zeitpunkt wurde ein Dentalimplantat mit Laser-Lok-Mikrorillen am Implantatkragen eingesetzt. 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 der hervorragende Erhalt 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.

Anwendungsfall 2
Die 60-jährige Frau stellte sich mit einer chronischen Infektion vor, die zu einer Fistel am apikalen Rand von Zahn Nr. 9 führte. 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 Kragen. 2 Monate nach dem Einsetzen des Implantats erfolgte die Eingliederung einer 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.

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

Conclusion
Diese drei Fälle belegen den positiven Effekt von Laser-Lok-Mikrorillen am Implantatkragen auf den Erhalt des krestalen Knochens und die Weichgewebeästhetik in der Umgebung von Zahnimplantaten. 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 Implantatkragens und bis zum ersten Gewindegang, 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 Anwachsen von Bindegewebe begünstigen, könnte eine Neudefinition der „normalen“ biologischen Breite nötig machen.

ABSTRACT
Im Rahmen dieser humanen Machbarkeitsnachweisstudie sollte die Möglichkeit eines Anwachsens von Bindegewebe am Laser-Lok-mikrogerillten Kragen eines Dentalimplantats untersucht werden. Der 2 mm breite Implantatkragen wurde einer Oberflächenbehandlung unterzogen, die das Anwachsen 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. Es war Bindegewebe an die Laser-Lok-Mikrorillen angewachsen. 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 Sulkusepithel über, das die Seitenfläche des periimplantären Sulkus überzog. Apikal überlappte das Sulkusepithel die koronale Grenze des Saumepithels. Sulkus- 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 polarisationsmikroskopische Untersuchung dieses Bereichs zeigte funktional auf die Rillen in der Implantatoberfläche ausgerichtete Kollagenfasern. Durch REM-Aufnahmen des entsprechenden Probenbereichs konnte das Vorliegen angewachsener Kollagenfasern bestätigt werden.

Alle Proben wiesen ein hohes Maß an Knochen-Implantat-Kontakt und eine starke Remodellierungsaktivität auf. Bei Proben mit funktional auf die Rillen in der Implantatoberfläche ausgerichteten Kollagenfasern konnte eine Knochenremodellierung in koronaler Richtung beobachtet werden. Die REM-Aufnahme zeigte das Sulkusepithel mit der desquamativen Aktivität der Zellen sowie das Saumepithel. Das Anwachsen von Bindegewebe scheint für die Erhaltung des Alveolarknochens sowie zur Inhibition einer apikal gerichteten Migration des Saumepithels von größter Bedeutung zu sein.

ABSTRACT
Im Rahmen dieser humanen Machbarkeitsnachweisstudie sollte die Möglichkeit eines Anwachsens von Bindegewebe am Laser-Lok-mikrogerillten Kragen eines Dentalimplantats untersucht werden. Der 2 mm breite Implantatkragen wurde einer Oberflächenbehandlung unterzogen, die das Anwachsen 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. Es war Bindegewebe an die Laser-Lok-Mikrorillen angewachsen. 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 Sulkusepithel über, das die Seitenfläche des periimplantären Sulkus überzog. Apikal überlappte das Sulkusepithel die koronale Grenze des Saumepithels. Sulkus- 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 polarisationsmikroskopische Untersuchung dieses Bereichs zeigte funktional auf die Rillen in der Implantatoberfläche ausgerichtete Kollagenfasern. Durch REM-Aufnahmen des entsprechenden Probenbereichs konnte das Vorliegen angewachsener Kollagenfasern bestätigt werden.

Alle Proben wiesen ein hohes Maß an Knochen-Implantat-Kontakt und eine starke Remodellierungsaktivität auf. Bei Proben mit funktional auf die Rillen in der Implantatoberfläche ausgerichteten Kollagenfasern konnte eine Knochenremodellierung in koronaler Richtung beobachtet werden. Die REM-Aufnahme zeigte das Sulkusepithel mit der desquamativen Aktivität der Zellen sowie das Saumepithel. Das Anwachsen von Bindegewebe scheint für die Erhaltung des Alveolarknochens sowie zur Inhibition einer apikal gerichteten Migration des Saumepithels von größter Bedeutung zu sein.

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

Methoden
24 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.

Conclusion
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.

ABSTRACT

Ziel: 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 und Methodik: Ein 35 Jahre alter Patient mit einer partiellen Zahnlosigkeit des Oberkiefers wollte während des Heilungszeitraums keine provisorische Prothese tragen. Es wurde entschieden, 3 endgültige Implantate einzusetzen und für den Übergangszeitraum 3 provisorische Implantate zu verwenden. Die provisorischen Implantate wurden am selben Tag mit einer Kunststoffprothese 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 eine lichtmikroskopische Untersuchung 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 beobachtet, 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.

ABSTRACT

Es ist nur wenig über die in-vivo Heilungsprozesse an der Kontaktstelle von Implantaten bekannt, 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 vorliegenden Studie war die histologische Untersuchung eines sofort belasteten provisorischen Implantats, das 7 Monate nach gleichzeitiger Platzierung in einem Menschen mit mithilfe von CaS aufgebautem 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 von körpereigenem sowie neu gebildetem Knochen umschlossen und wurde histologisch untersucht. 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 verbliebenes CaS vorhanden. Der prozentuale Kontakt zwischen Knochen und Implantat betrug 55 ± 8 %. Zu diesem Anteil trugen körpereigener Knochen 40 % und neu gebildeter Knochen 15 % bei. CaS zeigte komplette Resorption und neue Knochenbildung in der Kieferhöhle. Es stellte sich heraus, dass dieser Knochen nach einer sofortigen Belastung in engem Kontakt mit der Implantatoberfläche stand.

ABSTRACT

Enossale Dentalimplantate werden traditionell mit einem zweizeitigen chirurgischen Eingriff mit einer 6- bis 12-monatigen Heilungsphase im Anschluss an die Zahnextraktion eingesetzt. Um die Heilungsphase zu verkürzen, wurden Protokolle eingeführt, in denen die Implantatplatzierung und das Einsetzen eines Provisoriums direkt im Anschluss an die Zahnextraktion 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 den Erhalt der Ästhetik vor, die eine minimalinvasive Extraktion, sofortige Implantatplatzierung, das Anbringen eines Provisoriums und die Verwendung eines Implantats mit mikrogerillter koronaler Bauweise kombiniert.

DISCUSSION
Die Verwendung von Implantaten mit mikrogerillter koronaler Bauweise könnte zum Erhalt von bukkalem Weichgewebe beigetragen, ein Anwachsen ermöglicht und die Rückbildung von Epithelgewebe verhindert haben, was oft bei Implantaten mit gefrästem Kragen auftritt. Der Erhalt dieses suprakrestalen Weichgewebes hängt oft von dessen Fähigkeit ab, superkrestal an der Implantatoberfläche anzuwachsen.

ABSTRACT
Frühere Untersuchungen haben bestätigt, dass mittels Laserablation hergestellte Mikrorillen an den Implantatkrägen das Anwachsen von Bindegewebe an der so veränderten Implantatoberfläche begünstigen. Ein solches direktes Anwachsen von Bindegewebe dient als physiologische Barriere gegen die apikal gerichtete Migration des Saumepithels (Junctional Epithelium, JE) und verhindert krestalen Knochenabbau. In der vorliegenden prospektiven präklinischen Studie sollten die Heilungsprozesse von Knochen und Weichgewebe bei Verwendung von Abutments mit Laserablations-Mikrorillen untersucht werden. Anhand eines Hundemodells sollte ein Vergleich zu früheren Studien vorgenommen werden, in denen negative Folgen 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, gefrästen Abutment-Oberflächen.

MATERIALS AND METHODS
In der Studie sollten die Effekte zwei verschiedener Implantat- und Abutment-Oberflächen auf das Anwachsen 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 eingesetzt. In die Behandlungsstellen wurden randomisiert Implantate des Typs Tapered Internal (BioHorizons) mit entweder mit resorbierbarem Medium gestrahlter Oberfläche (Resorbable Blast Texturing, RBT) oder RBT mit 0,3 mm breitem gefrästem Kragen implantiert. Zusätzlich wurden auf die Implantate randomisiert entweder Abutments mit gefräster 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 von Saumepithel wurde auch eine krestale Knochenresorption verhindert. Bezeichnenderweise fand in zwei Fällen eine Knochenregeneration koronal zur Implantat-Abutment-Kontaktstelle statt, wodurch negative Folgen 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 Implantatkragen, 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.

Im Rahmen der Studie wurden 300 einzelne Implantate in 300 Patienten (155 Männer und 145 Frauen; Durchschnittsalter: 49,3 Jahre; Altersbereich: 45 bis 75 Jahre) untersucht. 160 Implantate mit laser-mikrostrukturierten Krägen (L) und 140 mit gefrästen Krägen (M) wurden verwendet. Die Implantate wurden in die Behandlungskategorien „sofortige Platzierung“, „verzögerte Platzierung“, „sofortige 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 das krestale Knochenniveau (CBL), das klinische Attachment (CAL), der Plaqueindex (PI) und die Blutungsneigung beim Sondieren (BOP) gemessen.
Mithilfe humanhistologischer Untersuchungen und Rasterelektronenmikroskopie (REM) 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 REM-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.

CONCLUSION
Die Abutments dieser Patienten wiesen ein Anwachsen von Bindegewebe mit funktional auf die mikrogerillte Oberfläche ausgerichteten Fasern auf.

SUMMARY
Inwiefern handelt es sich hierbei um neue Informationen? Nach unserem Kenntnisstand ist dies die erste humanhistologische Fallserie, in der das Anwachsen von Bindegewebe an mikrogerillten Abutments behandelt wird.

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

Wo liegen die Grenzen dieser Studie? Es handelt sich lediglich um eine Fallserie zur Histologie des Anwachsens. Klinische Ergebnisse oder Vorteile wurden nicht erfasst. Es sind weitere Untersuchungen nötig, um die klinischen Vorteile ausreichend zu belegen.

ABSTRACT
Frühere präklinische und klinische Studien haben bestätigt, dass mittels Laserablation präzise gearbeitete Mikrorillen an den Implantatkrägen ein direktes Anwachsen von Bindegewebe 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 Anwachsen von Bindegewebe 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 Anwachsen von Bindegewebe statt, wodurch eine apikal gerichtete Migration des Saumepithels und somit ein vorzeitiger krestaler Knochenabbau verhindert werden konnte.

ABSTRACT
In diesem Bericht wird das erneute Anwachsen 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.

Zielsetzung:
(i) Untersuchung des Einflusses verschieden breiter mit Lasertechnik mikrogerillter Zonen des Abutments auf das Anwachsen von Bindegewebe und (ii) Beurteilung der Auswirkungen einer wiederholten Herausnahme und Wiedereinsetzung des Abutments auf den Heilungsprozess von Hart- und Weichgewebe.

MATERIALS AND METHODS
Titan-Implantate wurden epikrestal im Unterkiefer von sechs Hunden platziert. Heilungsabutments mit teilweise (LP) oder durchgehend mikrogerillter Oberfläche (LC) und mit gefräster Oberfläche (M) wurden randomisiert entweder einmalig (1×) oder wiederholt (2×) nach 4 bzw. 6 Wochen herausgenommen und wieder eingesetzt (Testgruppe) oder nicht angetastet (Kontrollgruppe). Nach 6 und 8 Wochen wurden die Eingriffsstellen auf histomorphometrische (z. B. koronalste Knochenstelle in Kontakt mit dem Implantat [CBI], subepitheliales Anwachsen von Bindegewebe [STC]) und immunohistochemische (Kollagen-Typ-I [CI]) Parameter untersucht.

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

SCHLUSSFOLGERUNGEN
Daraus wurde gefolgert, dass (i) LC>LP Abutments das subepitheliale Anwachsen von Bindegewebe begünstigen und das krestale Knochenniveau erhalten können, (ii) ein wiederholtes Herausnehmen und Wiedereinsetzen 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 und nur ein Abutment auf einmal eingesetzt werden sollte.

ABSTRACT
Dieser Artikel fasst das derzeitige Wissen zu den Vorteilen von mit dem Laser erzeugten Mikrorillen im Kragenbereich von Zahnimplantaten zusammen. Wie gefräste koronale Mikrogewinde mit glasperlengestrahlten Oberflächen helfen mit dem Laser erzeugte Mikrorillen, krestalen Knochen zu erhalten. Sie scheinen allerdings auch das Anwachsen von echtem Zahnfleisch-Bindegewebe ähnlich wie bei natürlichen Zähnen zu begünstigen.

Material und Methodik: Mit Hilfe der Nationalbibliothek für Medizin und der Datenbanken der SCOPUS Cochrane Oral Health Group wurde eine Literaturrecherche der Publikationen in angesehenen englischsprachigen Journalen von 1990 bis Juli 2011 durchgeführt. Darüber hinaus wurden weitere Artikel aus den Referenzlisten der jeweiligen Beiträge vor 1990 gesichtet. Auf Grundlage der Titel und Zusammenfassungen wurden hilfreiche Artikel ausgewählt. Die endgültige Auswahl basierte jedoch auf einer Begutachtung des vollständigen Textes, die durch die beiden Autoren durchgeführt wurde.

Schlussfolgerung: Im Gegensatz zu gefrästen oder glasperlengestrahlten Kragensegmenten (ohne Mikrogewinde) reduzieren Dentalimplantate mit mittels Laserablation gearbeiteten koronalen Mikrorillen oder gefrästen glasperlengestrahlten Mikrogewinden den periimplantären krestalen Knochenverlust. Im Gegensatz zu gefrästen Mikrogewinden scheinen Laser-Mikrorillen eine apikal gerichtete Migration des krevikulären Gewebes zu hemmen sowie ein echtes Anwachsen 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 als bei gefrästen Mikrogewinden sind. Es kann spekuliert werden, dass eine Grenzfläche zwischen Bindegewebe und Implantatkragen, die der eines natürlichen Zahns ähnlicher ist, die langfristige Festigkeit von Dentalimplantaten erhöht.

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 abschließenden 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 Laser-mikrobearbeiteter Oberflächen
Implantate mit Rillen zu versehen ist nichts Neues in der Implantat-Zahnheilkunde; es gibt viele hochwertige Implantate, die über Krägen mit Mikrogewinden verfügen. Diese sind jedoch nicht mit Laser-Lok identisch. Sie wurden nicht mit Blick auf die regenerative Medizin entworfen und die Rillen haben nicht das gleiche Ausmaß wie die sehr kleinen 8-12 µm großen Kanäle auf der Laser-Lok-Oberfläche, da sie nicht entwickelt wurden, um auf zellulärer Ebene tätig zu sein. Die anderen Implantate beeinflussen das Zellverhalten deshalb nicht im gleichen Ausmaß. Die Bauweise der Laser-Lok-Implantate basiert auf erfolgreichen regenerativen Medizinkonzepten und hat zu einer besseren Regeneration des Weichgewebes und des angrenzenden Knochens geführt. Dies hat das Leitparadigma der Implantatoberflächentechnologie verändert und demonstriert, dass die Zell- und Gewebereaktion an der Grenzfläche mit regenerativen medizinisch-basierten Konzepten kontrolliert werden kann.

ABSTRACT

Ziel: In dieser Studie wurde der Alveolarknochenverlust nach sofort in frische Extraktionsalveolen eingesetzten Implantaten mit Mikrorillen und glatten Krägen 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 Randspalten zwischen den Implantaten und den 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 gedrehtem Kragen. Bei der Beobachtung der Implantatkrägen mit Mikrorillen stellten wir Knochenanlagerungen an der Oberfläche mit einer Mikrorillentiefe von 12 µm fest, sowie zur Längsachse des Implantats senkrechte Kollagenfasern an der Oberfläche mit einer Mikrorillentiefe von 8 µm.

Schlussfolgerung: Innerhalb der Grenzen dieser Studie kann geschlossen werden, dass Implantate mit Mikrorillen bessere Bedingungen für das Anwachsen von Hart- und Weichgewebe bieten und das Ausmaß der Knochenresorption und des Weichgewebeschwunds an den Rändern reduzieren können.

ABSTRACT
This study, analytically, through finite element analysis, predicts the minimization of crestal bone stress resulting from implant collar surface treatment. A tapered dental implant design with Laser-Lok (LL) and without (control, C) laser microgrooving surface treatment are evaluated. The LL implant has the same tapered body design and thread surface treatment as the C implant, but has a 2-mm wide collar that has been laser micromachined with 8 and 12μm grooves in the lower 1.5 mm to enhance tissue attachment. In vivo animal and human studies previously demonstrated decreased crestal bone loss with the LL implant. Axial and side loading with two different collar/bone interfaces (nonbonded and bonded, to simulate the C and LL surfaces, respectively) are considered. For 80 N side load, the maximum crestal bone distortional stress around C is 91.9 MPa, while the maximum crestal bone stress around LL, 22.6 MPa, is significantly lower. Finite element analysis suggests that stress overload may be responsible for the loss of crestal bone. Attaching bone to the collar with LL is predicted to diminish this effect, benefiting crestal bone retention.

ABSTRACT

Ziel: In dieser Tierstudie wurden die histomorphometrischen Unterschiede zwischen Implantaten mit gedrehtem Kragen (TN) und RBM-Rumpf, Implantaten mit Mikrogewinde am Kragen (MT) und Implantaten mit Mikrorillen (MG) (Laser-Lok) untersucht.

Material und Methodik: Bei vier Mischlingshunden wurden Prämolare aus dem Unterkiefer entfernt und 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.

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

Schlussfolgerungen: In der Tierstudie wurden das Knochenniveau am Rand und die Weichgewebereaktion bei Implantatsystemen mit verschiedenen Kragenoberflächen verglichen. Innerhalb der Grenzen dieser Tierstudie 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 nach vergleichbarer Heilungsphase geringfügig höher als bei MT- und TN-Implantaten. Bei den Proben aus Woche 12 waren die Knochen-Implantat-Kontaktwerte höher als bei denjenigen aus Woche 8.
3. Das Knochenniveau am Rand 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 Knochenniveau am Rand 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 lagen die Kollagenfasern nicht parallel zur Längsachse der Implantate. Die MT- und MG-Implantate, speziell die MG-Implantate, zeigten im Vergleich zu den Implantaten mit gedrehtem Kragen eine günstige Reaktion des Gewebes

ABSTRACT

Ziel: Der Zweck dieser Studie war es, bei einer Studie an Hunden die Reaktion des krestalen Knochens, des Bindegewebes und der Epithelzellen auf einen Laser-mikrostrukturierten Kragen im Vergleich zu einem gefrästen Kragen zu untersuchen.

Material: 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 durchgeführt, die von den Blockschnitten der Unterkiefer mit den Implantaten gewonnen wurden.

Ergebnisse: Zu Beginn zeigten die experimentellen Implantate größere Knochenanlagerung entlang des Kragens. Im Zeitverlauf glichen sich die Knochenhöhen am Kontrollkragen und an den experimentellen Krägen an. 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 Laser-mikrostrukturierten Krägen beobachtet.

Schlussfolgerungen: Die Verwendung von gewebetechnisch optimierten Krägen mit Mikrorillen scheint die Anlagerung des Knochens und des Weichgewebes am Kragen zu fördern sowie die Ausbildung einer biologischen Breite zu erleichtern.

ABSTRACT

Es wurde nachgewiesen, dass die Implantatbauweise und unterschiedliche 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 im Verhältnis zu seiner apikokoronalen Höhe nach schräger Belastung zu untersuchen. Je nach relativer Implantatposition zum Kieferkamm wurden zwei verschiedene FE-Modelle verwendet. Zusammenfassend kann gesagt werden, dass eine subkrestale Platzierung des Implantats und des Abutments die Belastung auf den umliegenden Knochen erhöht. Laut dieser Analyse ist eine Implantatplatzierung 0,5 mm über dem Knochenkamm ebenfalls akzeptabel.

ABSTRACT
Die Mikrogeometrie der Oberfläche 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 hergestellt hatten. Das Wachstum und die Migration von Fibroblastenkolonien aus Rattensehnen und aus 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 ebenen 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 für die Wechselwirkungen von Gewebeimplantaten, das den Implantat-Reaktionen in-vivo näher 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.

ABSTRACT
Orthopedic implants often loosen due to the invasion of fibrous tissue. The aim of this study was to devise a novel implant surface that would speed healing adjacent to the surface, and create a stable interface for bone integration, by using a chemoattractant for bone precursor cells, and by controlling tissue migration at implant surfaces via specific surface microgeometry design. Experimental surfaces were tested in a canine implantable chamber that simulates the intramedullary bone response around total joint implants. Titanium and alloy surfaces were prepared with specific microgeometries, designed to optimize tissue attachment and control fibrous encapsulation. TGFβ, a mitogen and chemoattractant (Hunziker EB, Rosenberg LC. J Bone Joint Surg Am 1996;78:721-733) for osteoprogenitor cells, was used to recruit progenitor cells to the implant surface and to enhance their proliferation. Calcium sulfate hemihydrate (CS) was the delivery vehicle for TGFβ; CS resorbs rapidly and appears to be osteoconductive. Animals were sacrificed at 6 and 12 weeks postoperatively. Results indicated that TGFβ can be reliably released in an active form from a calcium sulfate carrier in vivo. The growth factor had a significant effect on bone ingrowth into implant channels at an early time period, although this effect was not seen with higher doses at later periods. Adjustment of dosage should render TGFß more potent at later time periods. Calcium sulfate treatment without TGFβ resulted in a significant increase in bone ingrowth throughout the 12-week time period studied. Bone response to the microgrooved surfaces was dramatic, causing greater ingrowth in 9 of the 12 experimental conditions. Microgrooves also enhanced the mechanical strength of CS-coated specimens. The grooved surface was able to control the direction of ingrowth. This surface treatment may result in a clinically valuable implant design to induce rapid ingrowth and a strong bone-implant interface, contributing to implant longevity.

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 hergestellt wurden. Diese mehrskaligen 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 rautenförmig polierten Oberflächen, auf denen aufgrund von Kratzern, die während der Politur entstehen, Rillen im Nanobereich entstehen, 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.

ABSTRACT
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 in kontrollierten Bereichen der Implantatoberflächen herstellen, wurden basierend auf Ergebnissen aus Experimenten mit Zellkulturen und In-vivo-Modellen entwickelt. Diese Texturen wurden auf den Krägen von Dentalimplantaten 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 untersuchen, um festzustellen, ob eine kontrollierte Laserstrukturierung zur Schaffung einer stabilen Kontaktstelle mit dem Bindegewebe und dem Epithel genutzt werden kann. This report describes the use of laser-microtextured transcutaneous implants in a rabbit calvarial model to enhance soft tissue integration. Dental and orthopaedic implants are routinely microtextured to enhance tissue integration. Computer-controlled laser microtexturing techniques that produce microgrooved surfaces with defined 8-12μm features on controlled regions of implant surfaces have been developed based on results from cell culture experiments and in vivo models. These textures have been replicated onto the collars of dental implants to provide specific areas for both osteointegration and the formation of a stable soft tissue-implant interface. The objective of this study is to evaluate these implants in a transcutaneous rabbit calvarial model to determine whether controlled laser microtexturing can be used to create a stable interface with connective tissue and epithelium.

Während des Experiments traten weder Komplikationen noch Infektionen auf. Die Histologie nach 2 und 4 Wochen zeigte in der Nähe aller Implantate 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. Die 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 Implantatkragens einen tiefen Sulkus. Der Sulkus 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 an den oberen Krägen dieser Implantate ebenfalls einen Sulkus. In den meisten Fällen erstreckte sich der Sulkus jedoch nicht bis zur Knochenoberfläche, sondern endete an einem 300 bis 700 µm breiten Gewebeband, das an der Basis des mikrostrukturierten Kragens angewachsen war. Obwohl die Lasermikrostrukturierung bis zur Spitze des Kragens reichte, wuchs das Weichgewebe nur am unteren Teil des Implantatkragens an, wo eine stabile „Ecke“ aus Weichgewebe sowohl am Implantatkragen als auch an der Knochenoberfläche angewachsen war. Diese Anordnung von Sulkus, Epithel- sowie Gewebeattachment war der strukturellen Anordnung „biological width“ (biologische Breite) ähnlich, die für Zähne und in einigen Fällen für Implantate beschrieben wurde. Laser microtextures were produced on the 4mm diameter collars of modified dental implants designed for rabbit studies (Figure 1). The implants were 4.5mm in length and the threaded portion was 3.75mm in diameter. Implants were produced and supplied by Orthogen Corporation (Springfield, NJ) and BioLok International (Deerfield Beach, FL). The implant surfaces were modified by ablation of defined areas, using an Excimer laser and large-area masking techniques. Controlled laser ablation allows accurate fabrication of defined surface microstructure with resolution in the micron scale range. Laser machined surfaces contained 8μm and 12μm microgrooved systems oriented circumferentially on the collars. The collars of the control implants were "as machined", and were characterized by small machining marks on their surfaces. All implants were cleaned and passivated in nitric acid prior to sterilization.

Four transcutaneous implants were surgically implanted bilaterally in the parietal bones in each rabbit using single-stage procedures. The surgical protocol was similar to dental implant placement. An incision was made over the sagittal suture, and the skin and soft tissues were reflected laterally. Implants were placed using pilot drills and fluted spade drills to produce 3.4mm sites for the 3.75mm diameter implants. The implants were placed with the threaded portion in bone, and the laser-microtextured collar penetrating the subcutaneous soft tissue and epithelium. Each rabbit received two implants on either side of the midline (1 control and 3 experimental implants per subject). The skin was then sutured over the implants. Punch openings were made to expose the tops of the platforms of the implants, and the cover screws were used to fasten down small plastic washers coated with triple antibiotic ointment. The plastic washers were used to prevent the skin from closing over the implant during the swelling that occurred during early healing. They were removed after two weeks. Twelve rabbits were used in the study. Rabbits were sacrificed at 2, 4 and 8 weeks, and the implants and surrounding tissues were processed for histology. Hard and soft tissue response to the implants was examined histologically.

Results and Discussion: No complications or infections were encountered during the course of the experiment. The 2 and 4 week histology displayed immature soft tissue formations around all implants, and little epithelial interaction with the implant surfaces was noted as the epithelium had not regenerated at the implant surface by 2 weeks, and no clear relationship between epithelium and implant was seen at 4 weeks. 8-week samples showed more mature soft tissue and epithelial tissue. In these samples, the epithelium had fully regenerated and the soft tissue showed more mature and organized collagen. In the control samples, the epithelium consistently grew down the interface between implant and soft tissue and formed a deep sulcus along the implant collar. This sulcus extended to the bone surface and there was little or no direct soft tissue interaction or integration with the control surfaces. The 8-week laser machined implants produced a different pattern of tissue interaction. The epithelium also produced a sulcus at the upper collars of these implants. However, in most cases the sulcus did not extend down as far as the bone surface, but ended at a 300-700μm wide band of tissue, which was attached to the base of the microtextured collar. Even though the laser-microtexturing extended to the top of the collar, this soft tissue attachment formed only at the lower portion of the implant collar, where a stable "corner" of soft tissue attached to both the implant collar and the bone surface. This arrangement of sulcus, epithelial attachment, and soft tissue attachment was similar to the "biologic width" structural arrangement that has been described around teeth and in some cases around implants.

Schlussfolgerungen: Diese vorläufige Studie legt den Schluss nahe, dass Oberflächen mit Lasermikrostrukturierung für transkutane Implantate verwendet 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 anhaftenden Zellen und Gewebe beruht. Sie können zur Bildung einer funktionell stabilen Kontaktstelle mit Weichgewebe genutzt werden, die eine wirksame transkutane Barriere bildet. 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.

Im Rahmen der Studie wurden 300 einzelne Implantate in 300 Patienten (155 Männer und 145 Frauen; Durchschnittsalter: 49,3 Jahre; Altersbereich: 45 bis 75 Jahre) untersucht. 160 Implantate mit laser-mikrostrukturierten Krägen (L) und 140 mit gefrästen Krägen (M) wurden verwendet. Die Implantate wurden in die Behandlungskategorien „sofortige Platzierung“, „verzögerte Platzierung“, „sofortige 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 das krestale Knochenniveau (CBL), das klinische Attachment (CAL), der Plaqueindex (PI) und die Blutungsneigung beim Sondieren (BOP) gemessen.
Die Gewebereaktion auf jede Art von implantierter Vorrichtung korreliert mit einer komplexen Kombination von Materialkontaktstellenparametern auf Basis der 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, wenn auch keine klar definierte Beziehung etabliert wurde. Wie durch Experimente in-vivo auf metallischen und keramischen Implantaten gezeigt wurde, deutet die allgemeine Beziehung 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 verändert, die durch hydrolytische Ätzung aufgeraut wurden. 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 gefräste Metall- und Polymeroberflächen, eine 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 bei der Feststellung von frühen Ereignissen bei der Gewebeintegration wichtig.

Wahrscheinlich funktionieren strukturierte Oberflächen auf mehreren Ebenen. Diese Oberflächen haben eine größere Fläche 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 Fasergewebezellen auf glatten Kontaktstellen kurzfristig eine frühere und organisiertere Kollagenkapsel als auf strukturierten Kontaktstellen bilden. 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 glatte Substrate verkapseln.

Wir haben (1) die Auswirkungen von strukturierten Oberflächen auf die Koloniebildung durch Fibroblasten 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, hergestellt und in In-vivo-Modellen getestet. Diese experimentellen Oberflächen haben hochgradig ausgerichtete, konsistente Mikrostrukturen, die mithilfe von computergesteuerter Laserablation aufgebracht werden. Die Ergebnisse lassen vermuten, dass eine kontrollierte Oberflächenmikrogeometrie in bestimmten Größenordnungen die Knochenintegration verbessern und die lokale mikrostrukturelle Geometrie angelagerten Knochens beeinflussen kann.

ABSTRACT
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 in kontrollierten Bereichen der Implantatoberflächen herstellen, wurden basierend auf Ergebnissen aus Experimenten mit Zellkulturen und In-vivo-Modellen entwickelt. Diese Texturen wurden auf den Krägen von Dentalimplantaten 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 untersuchen, um festzustellen, ob eine kontrollierte Laserstrukturierung zur Schaffung einer stabilen Kontaktstelle mit dem Bindegewebe und dem Epithel genutzt werden kann. Implantatoberflächengeometrie und Mikrogeometrie beeinflussen die Gewebereaktionen auf Implantate. Physikalische und chemische Eigenschaften von synthetischen Substraten beeinflussen die Morphologie, die Physiologie und das Verhalten von kultivierten Zellen unterschiedlichen Typs. Bisher haben Untersuchungen der Gewebe-Implantat-Interaktion die Zellanlagerung, Signalwirkungen und andere zelluläre 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 Fibroblastenzellen, 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.

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 und die MC-3T3-Variante osteogen ist. 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 Rollen 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 eingeschränkt wird. Wir stellen die Hypothese auf, dass dieselbe Einschränkung bei 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. NIH-3T3 fibroblasts, 3T3-Li fibroblasts (ATCC, Manassas, VA) and MC-3T3 fibroblasts (gift of JP O'Connor) were grown in DMEM with 10% NCS and 1% antibiotics in 24-well plates containing TiO2-coated, microtextured polystyrene inserts. Culture substrates had either 8μm parallel grooves, 12μm parallel grooves, 3x3μm square posts separated by 3μm perpendicular grooves, or no features (controls). Ten thousand cells were seeded into wells containing the inserts and after 1 day, were prepared for scanning electron microscopy (SEM) or stained with rhodamine-phalloidin.

Ergebnisse: All three variants of 3T3 fibroblasts adhered to all substrates within 1 day. There was no predominant orientation or shape in cells grown on control surfaces. The cytoplasms of some cells grown on control surfaces showed random arrays of stress fiber, apparently terminating at focal adhesions. Nearly all cells of all types grown on 8 or 12μm grooved substrates were elongated and oriented parallel to the grooves, growing atop the ridges or within the troughs (Figure 1). Cells cultured on 8μm grooves bridged grooves more frequently than cells cultured on 12μm grooves. Few cells of any type demonstrated evidence of stress fibers formation after 1 day in culture on grooved surfaces. Many cells grown on posted substrates displayed stress fibers terminating on posts. These assumed a stellate conformation, with process extending orthogonally from a central cytoplasmic mass and terminating atop the elevated posts (Figure 1). This finding is similar to our previous observations of NIH-3T3 cells grown on posted substrates. SEM observations confirmed the shape and orientation effects of the substrates on the 3T3 variants.

Discussion: This experiment demonstrated that parallel and intersecting grooves dictate the cell shape, orientation and cytoskeletal organization of three phenotypic variants of 3T3 fibroblasts. The NIH-3T3 variant is a fibrogenic line, while the 3T3-L1 variant is lipogenic and the MC-3T3 variant is osteogenic. The phenotypes of these cells were assessed by alkaline phosphatase assay (MC-3T3 cells are alkaline phosphatase positive) and by Sudan Black B staining (for lipid inclusions in 3T3-Li cells). The roles of extracellular matrix and cell adhesion molecules in the contact guidance events described above were not characterized, but are not discounted. We have previously demonstrated that integrin distribution and tyrosine kinase activity is physically constrained by micrometric substrate features. We hypothesize that the same constraint has occurred in the cells described herein. Elucidation of phenotypic differences between cell types that direct the tissue response to implants may yield information leading to improved implant integration and extended implant lifespan.

Danksagungen: Diese Arbeit wurde durch die NSF-Spenden SBIR-9160684 und DUE-9750533 sowie durch die NJCU-SBR-Spende 220253 unterstützt. Die mikrogeometrischen Formen wurden von der Cornell Nanofabrication Facility hergestellt.

ABSTRACT
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 in kontrollierten Bereichen der Implantatoberflächen herstellen, wurden basierend auf Ergebnissen aus Experimenten mit Zellkulturen und In-vivo-Modellen entwickelt. Diese Texturen wurden auf den Krägen von Dentalimplantaten 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 untersuchen, um festzustellen, ob eine kontrollierte Laserstrukturierung zur Schaffung einer stabilen Kontaktstelle mit dem Bindegewebe und dem Epithel genutzt werden kann. 3T3-Fibroblasten (ATCC, Rockville, Maryland) aus tiefgefrorenen Kulturen wurden in DMEM mit 10 % FBS in Platten mit mehreren Vertiefungen gezüchtet, die quadratisch mikrostrukturierte Einsätze der Kantenlänge 1 cm enthielten. Die Einsätze bestanden aus auf Silikon-Formen gegossenem Polystyrol und waren mit Titanoxid beschichtet. Die daraus entstandenen Oberflächen hatten entweder 8 µm tiefe parallele Rillen, 12 µm tiefe parallele Rillen, quadratische Erhebungen mit einer Kantenlänge von 3 µm (gebildet durch senkrecht zueinander verlaufende 3 µm tiefe Rillen) oder keine Merkmale (Kontrollgruppen). Viertausend Zellen wurden in den Vertiefungen, die die Einsätze enthielten, ausgesät und nach 4 oder 8 Tagen für das Raster-Elektronenmikroskop (REM) aufbereitet oder mit (1) Rhodamin-Phalloidin; (2) Maus-Antitalin oder Maus-Antivinculin gefolgt von Rhodamin-Antimaus-Antikörpern; oder (3) Fluoreszenz-Antiphosphotyrosin-Antikörpern eingefärbt.

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 und die MC-3T3-Variante osteogen ist. 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 Rollen 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 eingeschränkt wird. Wir stellen die Hypothese auf, dass dieselbe Einschränkung bei 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. 3T3 fibroblasts (ATCC, Rockville, MD) from frozen stocks were grown in DMEM with 10% FBS in multiwell plates containing 1cm square microtextured inserts. The inserts consisted of polystyrene solvent cast on silicon molds and titanium-oxide coated. The resultant surfaces had either 8μm parallel grooves, 12μm parallel grooves, 3μm square posts (created by perpendicular 3μm grooves), or no features (controls). Four thousand cells were seeded into wells containing the inserts and after 4 or 8 days were prepared for scanning electron microscopy (SEM) or stained with (1) rhodamine-phalloidin; (2) either mouse antitalin or mouse antivinculin followed by rhodamine-antimouse antibodies; or (3) fluorescein-antiphosphotyrosine antibody.

Ergebnisse: By day 4, the 3T3 cells had adhered to all substrates, and by day 8 they showed considerable growth in places approaching confluences. There was no predominant orientation or shape in cells grown on control surfaces. Their cytoplasms showed diffuse rhodamine staining; demonstrable stress fibers were absent. Focal adhesions and phosphotyrosine were diffusely distributed. Cells grown on 8 or 12μm grooved substrates were nearly uniformly oriented in the direction of the grooves. Cells cultured on 8μm grooves mostly grew atop the ridges, often bridging the troughs between ridges. Cells cultured on 12μm grooves mostly grew either atop the ridges or within the troughs, only infrequently bridging the troughs between ridges. Some cells demonstrated limited evidence of stress fibers after 8 days in culture on the grooved surfaces. Focal adhesions and phosphotyrosine were limited to areas of cell-substrate contact; portions of cells spanning troughs lacked focal adhesions and phosphotyrosine. Cells grown on the posted surfaces showed orthogonal arrays of microfilaments that conformed to the intersecting troughs between posts; stress fibers, however, were not observed. These cells either rested atop the posts or settled down onto the posts, with the posts apparently displacing cytoplasm and limiting the distribution of microfilament bundles to areas of basal contact. SEM observations confirmed that the posts penetrated the basal cell membrane surface, with the cell contents settling around the posts. Focal attachments and phosphotyrosine were similarly distributed in these cultures.

Discussion: Dieses Experiment zeigte, dass parallele und sich überschneidende Rillen in der Lage sind, die Form, die Ausrichtung, die zytoskeletale Organisation und die Verteilung von fokalen Adhäsionen bei 3T3-Fibroblasten zu beeinflussen und damit unsere bisherigen Erkenntnisse dieser Effekte bei Rattensehnenfibroblasten zu erweitern. Die Rolle von extrazellulärer 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 werfen, aufgrund derer Zelltypen unterschiedlich auf Substrate reagieren. Letztlich hoffen wir, phänotypische Unterschiede in diesen Eigenschaften zwischen Zelltypen aufzudecken, die die Gewebereaktion auf Implantate so steuern, dass das Einwachsen von Implantaten verbessert und ihre funktionale Lebensdauer verlängert wird.

Danksagungen: Diese Arbeit wurde durch das SBIR-Phase-I-Stipendium Nr. 9160684 der National Science Foundation und durch das SBR-Stipendium Nr. 220251 des Jersey City State College unterstützt. Die mikrogeometrischen Formen wurden von der Cornell Nanofabrication Facility hergestellt.

ABSTRACT
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 in kontrollierten Bereichen der Implantatoberflächen herstellen, wurden basierend auf Ergebnissen aus Experimenten mit Zellkulturen und In-vivo-Modellen entwickelt. Diese Texturen wurden auf den Krägen von Dentalimplantaten 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 untersuchen, um festzustellen, ob eine kontrollierte Laserstrukturierung zur Schaffung einer stabilen Kontaktstelle mit dem Bindegewebe und dem Epithel genutzt werden kann. 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 Abmessung der Rauten zusammenfiel. RTF, die auf Substraten mit 2 µm tiefen Rillen und Rautenstruktur gewachsen waren, überbrückten häufig die Rillen und lagerten sich an höher gelegene Substrate an. RTF, die auf 12 µm tiefen 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 erstreckten kurze Fortsätze von einer zentralen Zellmasse aus in alle Richtungen. RTF, die auf linearen Substraten gewachsen waren, nahmen typischerweise die Form einer Spindel an und streckten Fortsätze 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 tiefe 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.

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 und die MC-3T3-Variante osteogen ist. 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 Rollen 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 eingeschränkt wird. Wir stellen die Hypothese auf, dass dieselbe Einschränkung bei 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. RTFs from stock cultures derived from hind foot extensor tendons were grown on smooth (control) and patterned polystyrene substrates having parallel 2 or 12μm linear grooves or 8x50 or 80x50μm diamond-shaped islands separated by 3x3μm grooves. Substrates were solvent-cast on silicon molds and titanium oxide coated. Fifteen millimeter circular cutouts were fitted into 24-well plates, and wells containing inserts were seeded with 20,000 RTFs and fixed after 4 and 8 days in culture. Cell morphology was studied and recorded by scanning electron microscopy and by fluorescence microscopy of cultures stained with rhodamine phalloidin and anti-vinculin followed by a fluorescein-conjugated secondary antibody.

Ergebnisse: The orientations and shapes of RTFs grown on control and patterned surfaces were consistently different. Cell orientation tended to be random in control cultures, but generally coincided with the directions of the linear grooves and the longer dimensions of the diamonds. RTFs grown on 2μm grooved and diamond-patterned substrates often bridged the grooves, attaching to elevated substrates. RTFs grown on 12μm grooves grew both within the grooves and on elevated surfaces, but rarely bridged grooves. RTFs grown on the larger diamond patterned substrate often grew in clusters on elevated areas. RTFs grown on control surfaces were approximately round and symmetrical, extending short processes omnidirectionally from a central cell mass. RTFs grown on linear substrates more typically assumed a spindle shape, and extend processes perpendicular to the grooves only when spanning a narrow (2 or 3μm) groove or to establish lateral contact with groove walls (12μm grooves). Substrate microgeometry also affected the organization of microfilament bundles (stress fibers), which were aligned with the predominant direction of cellular orientation in cells grown on the patterned substrates. RTFs from control cultures typically showed microfilament bundles extending at miscellaneous angles throughout the cell cytoplasm. In all cells, vinculin was localized at microfilament bundle termini, as revealed by imunofluorescence microscopy, indicating points of cell-substrate attachment consistent with the presence of focal attachments.

Schlussfolgerungen: This study showed that both the linear and diamond patterns are capable of influencing the orientation and cytoskeletal organization of fibroblast cells, extending previous observations of contact guidance effects based on substrate microgeometry on cell shape alteration and directional growth. RTFs, which vary from 3 to 10μm in width, frequently bridged 2 and 3μm grooves, suggesting that more pronounced surface features may be required to optimally control the growth of these cells. The results of this experiment differ from earlier reports of the growth of "dot" cultures prepared with cells suspended in a collagen gel. Seeded cultures appear to be less sensitive to microgeometry effects than dot cultures. Outgrowing dot culture cells probably migrate considerable distances across substrate surfaces. Grooves may thus serve as more substantial guides to migrating dot culture cells than to cells in seeded cultures, which settle and thereafter remain stationary. Continued experimentation and comparison of these models, particularly in cellular attachment to substrates, will yield additional insight into the behaviors of these cells on patterned substrates. For instance, it may prove possible to control the rate and direction of fibrous tissue growth at the tissue-implant interface, thereby optimizing the stability of these implants.

Danksagungen: Diese Arbeit wurde durch das SBIR-Phase-I-Stipendium Nr. 9160684 der NSF unterstützt. Die mikrogeometrischen Formen wurden von der Cornell Nanofabrication Facility hergestellt.

ABSTRACT
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 in kontrollierten Bereichen der Implantatoberflächen herstellen, wurden basierend auf Ergebnissen aus Experimenten mit Zellkulturen und In-vivo-Modellen entwickelt. Diese Texturen wurden auf den Krägen von Dentalimplantaten 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 untersuchen, um festzustellen, ob eine kontrollierte Laserstrukturierung zur Schaffung einer stabilen Kontaktstelle mit dem Bindegewebe und dem Epithel genutzt werden kann. Es ist seit Langem anerkannt, dass die Mikrostruktur der Implantatoberfläche die Gewebeinteraktion beeinflussen kann. In vorangegangenen Studien haben wir die In-vitro-Interaktion von Bindegewebs-Fibroblasten mit unterschiedlich definierten Oberflächengeometrien, einschließlich mikrogerillter, aufgerauter und komplexerer Oberflächen untersucht. In den meisten Fällen haben diese Oberflächen, obwohl sie ähnlich aufgebaut sind, unterschiedliche (und ausgeprägte) Effekte auf die Geschwindigkeit und Richtung des Wachstums von Fibroblast-Zellkolonien. Es ist nicht bekannt, welcher Mechanismus für die Auswirkungen der Oberflächenmikrogeometrie auf die Wachstumsgeschwindigkeit der Zellkolonien verantwortlich ist. Diese Studie erforschte den Effekt einer definierten Oberflächenmikrogeometrie auf die Dichte von Bindegewebezellkolonien, den Bereich der Zellanlagerung (Ausbreitung) und die Form der Zellen. Die Ergebnisse lassen einen möglichen Grundmechanismus der Steuerung des Wachstums angelagerter Zellen durch die Oberflächenmikrogeometrie vermuten.

Material und Methodik: Rat tendon fibroblast (RTF) cells were grown as stock cultures from hindfoot extensor tendons from 14-day-old Sprague-Dawley rats. Second to fourth-passage cells, grown in Dulbecco's Modified Eagle's Medium containing penicillin-streptomycin and 10% fetal bovine serum were used for all experiments. Cell colonies were grown on these surfaces using a "dot" culture model similar to explant culture models. These cells were suspended in solubilized collagen (Vitrogen, Celltrix, Palo Alto, CA) and 2μL droplets containing 20,000 cells each were polymerized on the experimental surfaces, where they acted as sources of radiating cell colony growth. Light microscopy and image analysis methods were used to measure rate and direction of growth as well as cell density (cells/mm2), cell attachment area (μm2), cell orientation (relative to substrate orientation), and cell elongation (eccentricity, the ratio of cell length to cell width). For individual cell measurements, 30 cells of each experimental group were measured. Experimental substrates consisted of solvent-cast polystyrene surfaces, vapor-deposited with 60nm of TiO2, molded from silicon wafer templates produced by optical lithography methods at the National Nanofabrication Facility at Cornell University (Ithaca, NY). Substrates consisted of mirror-smooth surfaces (controls) and square-wave microgrooves with ridges and grooves 1.75, 6.5 and 12μm in size. Results were analyzed for statistical significance using t-tests.

Ergebnisse: Alle drei mikrogerillten Oberflächen hatten eine ausgeprägte Wirkung auf das Zellkoloniewachstum, auf die Zellanlagerungsfläche, auf die Zellexzentrizität, auf die Zelldichte und auf die Zellausrichtung (Tabelle 1): Sie reduzierten das Zellkoloniewachstum und die Ausbreitung der Zellen, steigerten die Zellexzentrizität (Elongation) und richteten die Zellen wirkungsvoll parallel zur Oberfläche aus. Auf allen experimentellen Oberflächen war die Zelldichte im Vergleich zur Kontrollgruppe reduziert.

Discussion: Klar definierte Oberflächenmikrogeometrien mit den getesteten Ausmaßen zeigen sich wirkungsvoll beim Ausrichten der Zellen, beim Verändern der Zellform und bei der Reduzierung der Wachstumsgeschwindigkeiten 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 Zellausbreitung durch die Mikrorillen an 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 Wachstums von Fibroblasten durch Mikrostrukturen beruhen könnte. Diese Mikrogeometrien sind möglicherweise als Implantatoberflächen zur Steuerung der Gewebeintegration einsetzbar.

Danksagungen: Diese Arbeit wurde über das NSF-SBIR-Phase-I-Stipendium Nr. 9160684 von der Orthogen Corporation finanziert.

ABSTRACT
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 in kontrollierten Bereichen der Implantatoberflächen herstellen, wurden basierend auf Ergebnissen aus Experimenten mit Zellkulturen und In-vivo-Modellen entwickelt. Diese Texturen wurden auf den Krägen von Dentalimplantaten 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 untersuchen, um festzustellen, ob eine kontrollierte Laserstrukturierung zur Schaffung einer stabilen Kontaktstelle mit dem Bindegewebe und dem Epithel genutzt werden kann. Soft tissue encapsulation of an implant has been found to correlate with the composition, surface chemistry, and surface microgeometry of the implant material. Surface microgeometry (or surface texture) of metal implants in bone has been shown to influence fibrous capsule formation. For example, smooth surfaces induce thicker fibrous capsule formation than roughened surfaces, suggesting that surface microgeometry influences fibrous tissue proliferation. We evaluated the in vitro response of rat tendon fibroblast (RTF) cell colonies, and human implant capsule fibroblast (HICF) cell colonies, from fibrous capsule tissue from around total hip replacement components, to surfaces roughened by blasting techniques, and to controlled surface microgeometries consisting of small square post projections with features from 3 to 12 μm in size.

Material und Methodik: RTF cells were grown from hind-foot extensor tendons of 14-day-old Sprague Dawley rats. HICF cells were grown from fibrous capsule tissue samples obtained from patients undergoing total hip revision, including removal of an uncemented hip prosthesis. The tissues, obtained from an area near the proximal stem, were grown as explants under sterile conditions to produce stock cell cultures. All cells were grown as stock cultures, mixed with solubilized collagen, and dispensed and polymerized to initiate "dot" cultures, consisting of 2μL dots each containing 20,000 cells, on all experimental surfaces. These cell-collagen dots acted as sources of cell outgrowth to form growing cell colonies. At 4 and 8 days, cell colonies were fixed, stained, and measured for area of growth using a video camera-equipped stereomicroscope connected to a computer image-processing/image-analysis system. Growth of the cell colonies was measured as area or diameter increase between 4 and 8 days. Roughened surfaces were produced by grit-blasting or bead-blasting of polystyrene culture plates. A masked area was used as a smooth control surface. These surfaces consisted of a range of feature sizes depending on blast medium. The media were similar to those used to texture metal orthopaedic implants and produced similar sized features. Controlled microgeometry substrates were molded in solvent-cast polystyrene from templates precision-fabricated using optical lithography methods at the National Nanofabrication Facility at Cornell University. All surfaces were sputter-coated with a 600-Å layer of TiO2 to simulate an orthopaedic titanium alloy implant surface. The controlled microgeometry surfaces consisted of well-characterized, cross-hatched or checkerboard surface patterns consisting of square posts in 3, 6, 10 and 12μm feature sizes.

Ergebnisse: All cell colonies showed consistent growth by day 4, with cell outgrowth observed at the periphery of the dot. Randomly oriented cells formed circular colonies on the control surfaces, and the roughened surfaces. The controlled microgeometry surfaces produced colonies with unusual shapes because of surface restriction of direction of growth. On an individual cell level, the cells were observed to orient along surface structures and in grooves between surface structures. On the smallest controlled microgeometries, each cell was observed to attach to the surfaces of several of the square posts. All of the experimental surfaces significantly inhibited cell colony growth in both types of cells. Significant cell growth inhibition was observed on the grit-blasted Ti-coated surface (GB-Ti) compared to the control Ti-coated surface (C-Ti) and the control untreated culture plate (C-p) as shown in Fig. 1 which represents RTF cell growth. The most efficient cell growth inhibition was observed on the 3μm cross-hatched surface (Fig. 2), although all of the cross-hatched surfaces caused significant inhibition of colony growth. Figure 2 also shows RTF cell colony data.

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 Gesamtwachstum der Zellkolonien. Die beobachteten Auswirkungen von aufgerauten Oberflächen und Mikrogeometrien auf das Wachstum von Fasergewebszellen in-vitro könnte mit der Beobachtung in Zusammenhang stehen, dass aufgeraute Oberflächen in-vivo weniger fibröse Verkapselung 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 und Educational Foundation finanziell unterstützt.