Die moderne Forschung entdeckt gerade erst, dass klassische Materialien wie Hydroxylapatite gute Trägersubstanzen für gezüchtete Zellen, Bone morphogenetic proteins und andere aktuelle regenerative Technologien sind. Diese Materialien werden bereits seit Jahrzehnten erfolgreich in der Zahnheilkunde eingesetzt und man ist sich nicht immer bewusst, dass dieser Einsatz ein klassisches Beispiel für „in vivo Tissue engineering“ ist.

Es ist aber auch bekannt, dass ein erfolgreiches Tissue engineering nicht nur aus den passiven Matrixsubstanzen besteht, sondern neben den Zellen und molekularen Signalfaktoren eine adäquate Gewebeumgebung und ausreichend Zeit benötigt. Nur ein Teil, der in der Zahnheilkunde vorkommenden Knochendefekte, kann mit passiven Knochenersatzmaterialien alleine behandelt werden. Dieser einleitende Artikel und die darauf folgende Produktübersicht kann nicht beantworten, mit welchen zusätzlichen Substanzen (autologe Knochenspäne, PRP, Eigenblut, Wachstumsfaktoren, Schmelzmatrixproteine, BMP etc.) der Kliniker die Materialien aktivieren kann.

Osteokonduktion versus Osteoinduktion

Für die klinische Beurteilung eines Knochenersatzmaterials ist es sinnvoll, Knochenersatzmaterialien in osteokonduktive Substanzen und osteoinduktive Substanzen zu klassifizieren.

Osteokonduktive Knochenersatzmaterialien sind passive Materialien. Bei diesen Materialien wächst das Knochengewebe appositionell von den angrenzenden Knochenoberflächen in den Defekt. Das Knochenersatzmaterial hat hier die Funktion eines Platzhalters und einer Leitschiene – also eine passive Gerüstfunktion. Die klinischen Heilungsergebnisse hängen sehr viel mehr von den Eigenschaften der defektangrenzenden Gewebe und der Geometrie des Defektes (und vom Patienten und Chirurgen) ab, als vom Material selbst. Osteokonduktive, passive Knochenersatzmaterialien können beispielsweise durch Zugabe von partikulären autologen Knochentransplantaten aktiviert werden.

Osteoinduktive Knochenersatzmaterialien enthalten Differenzierungsfaktoren (Bone Morphogenetic Proteins BMPs), die in der Wunde die Einwanderung von mesenchymalen Stammzellen und deren Differenzierung zu Knochenzellen bewirken. Andere osteoinduktive Knochenersatzmaterialien enthalten bereits kultivierte Knochenvorläuferzellen. Damit üben osteoinduktive Knochenersatzmaterialien eine aktive Funktion aus, sie sind nicht mehr abhängig von differenzierten Knochenzellen aus den Defekträndern. Ein osteoinduktives Knochenersatzmaterial muss definitionsgemäß zur ektopen Knochenbildung, z. B. im Subkutangewebe oder in der Muskulatur fähig sein.

Wichtige Ziele der Anwendung von Knochenersatzmaterialien

Wichtige klinische Ziele der Anwendung von Knochenersatzmaterialien in der Zahnheilkunde sind:

• Volumenerstreckung bei partikulären autologen Knochentransplantaten
• Reduktion der Oberflächenresorption bei autologen Knochentransplantaten
• Gerüst für die gesteuerte Knochenregeneration (Membrantechnik, PA, Sinus)
• Verbesserung der Weichgewebskonturen am Alveolarfortsatz.

Volumenstreckung

Um den Umfang der autologen Knochenspende zu reduzieren, kann es sinnvoll sein partikulären Knochentransplantaten bestimmte Volumenanteile von Knochenersatzmaterial beizufügen. Das Verhältnis der Mischung autologes Transplantat / Knochenersatzmaterial hängt von diversen Faktoren ab. Darunter sind die biologischen Faktoren, wie die Aktivität des Transplantats, die gewünschte Ausheilungszeit und der Defekttyp (weniger anspruchsvoll/anspruchsvoll). Andere Faktoren wie reduzierter allgemeiner Gesundheitszustand des Patienten, Rauchen, Diabetes, minderwertige Qualität des Empfängergewebes können ebenfalls ein aktiveres Transplantat und damit höhere Anteile von hochwertigem autologem Knochen (z. B. Beckenkammspongiosa) erfordern.

Reduktion der Resorption

Die Resorption eines freien Knochentransplantats durch Osteoklasten ist eine Voraussetzung für die funktionelle Einheilung. Dieser Einheilungsvorgang wird schleichender Ersatz oder „creeping substitution“ genannt. Die Resorption von Knochentransplantaten sollte möglichst von innen innerhalb des transplantierten Volumens stattfinden und dabei die äußere Form des regenerierten Volumens intakt lassen. Es wurde beobachtet, dass eine Mischung von autologem Partikelknochentransplantat und Geistlich BioOss® eine reduzierte Resorption verglichen mit Knochen allein aufweist. Auch eine Überschichtung eines autologen Knochentransplantats mit Knochenersatzmaterial kann die Resorption reduzieren.

Gerüst für die gesteuerte Knochenregeneration

Normalerweise können kleine und gut geschützte Defekte durch gesteuerte Knochenregeneration (Guided Bone Regeneraton – GBR) zur Ausheilung gebracht werden. Dabei handelt es sich um beschützte kleinere Knochendefekte, die durch chirurgische Maßnahmen, z. B. eine Barrieremembran, gegen das Weichgewebe abgeschottet werden, so dass die Heilung ausschließlich von den angrenzenden Knochenoberflächen aus- geht. Typische derartige Situationen sind der laterale Dehiszenzdefekt über Implantaten, der Fenestrationsdefekt über Implantaten, die gedeckte Zahnextraktionsalveole und der Interpositionsdefekt. Auch bestimmte Parodontaldefekte mit hohem Wandanteil sprechen auf Knochenersatzmaterialien an. Das Knochenersatzmaterial hat dann Platzhalterfunktion und wirkt wie ein passives Gerüst, das den Knochenzellen Verankerungsmöglichkeiten bietet und die Membran gegen den Weichgewebedruck abstützt. Auch der Sinusbodenaugmentationsdefekt kommt für die alleinige Anwendung von Knochenersatzmaterialien in Frage.

Konturierung des Alveolarfortsatzes

Ein langsam oder gar nicht resorbierbares Knochenersatzmaterial kann als dauerhafte Konturstütze für das Weichgewebe und die Kontur des Alveolarkamms dienen. Dieser Effekt wurde in den frühen Tagen der präprothetischen Chirurgie genutzt, als Hydroxylapatit auf zahnlose Kieferkämme gebracht wurde, um die Kontur des zahnlosen Kammes zu verbessern und damit die Basis für eine Vollprothese zu verbessern. Das Hydroxylapatit nahe am Empfängerknochen wird normalerweise in Knochen integriert. Die weiter entfernten Partikel sind von Narbengewebe umhüllt und bilden eine hartgummiartig tastbare und fixierte Kammkontur. Dieselben Effekte können in der Implantologie erzielt werden, wenn es nur darum geht eine stabile Weichgewebskontur über dem Alveolarkamm zu erzeugen. Dies ist auch unter Pontics erforderlich.

Prof. Dr. Dr. Hendrik Terheyden, Kassel
E-Mail: Terheyden@rkh-kassel.de

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