Auswirkungen der Oberflächenmodifikation und der Belastungszeit kieferorthopädischer Implantate auf die Implantatmigration im Knochen, und Analyse der assoziierten mikroangiogenetischen Muster sowie der osteozytären Genexpression

• Antragstellerin: Professorin Dr. Kathrin Becker
• Fachliche Zuordnung: Zahnheilkunde; Mund-, Kiefer- und Gesichtschirurgie
• Förderung: Förderung seit 2016
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 318755096

Osseointegrierte Implantate gelten als ortsstabil. Klinische Beobachtungen deuteten an, dass Implantate im Knochen wandern könnten, insbesondere wenn sie zur kieferorthopädischen Verankerung genutzt werden. Eine vorangegangene, präklinische Studie im Ratten-Modell bestärkte diese Beobachtung für maschinierte, sofort belastete Implantate. Die Implantatmigration war in der frühen Heilunsphase am ausgeprägtesten und nahm über die Zeit ab. Sie wurde von einer histologisch und im Mikro-CT sichtbaren, umfangreichen Knochenremodellierung im kortikalen und spongiösen Kompartiment und einer Verdickung in Belastungsrichtung begleitet. Die Höhe der Belastung war in der frühen Heilungsphase mit mikroangiogenetischen Parametern und in der späten Heilungsphase tendenziell mit einer Erhöhung des Knochen-Implantat-Kontakts assoziiert. In Belastungsrichtung waren in dieser Phase mehr leere Lakunen ersichtlich, und die osteozytäre Genexpressionsanalyse zeigte eine tendenziell höhere Expression des anabolen Markers Runx2 in der späten und des katabolen Markers Sclerostin in der frühen Heilungsphase.Mikroraue Oberflächen fördern die Osseointegration und werden daher häufig für prothetische Implantatversorgungen eingesetzt. Implantate können entweder sofort oder erst nach erreichter Osseointegration belastet werden. Derzeit ist unklar, ob und in welchem Umfang die Mikrotopographie von Implantaten und der Belastungszeitpunkt einen Einfluss auf die Implantatmigration haben. Weiterhin ist unklar, in welchem Ausmaß die Genexpression und belastungsinduzierte Apoptosen von Osteozyten die Implantatmigration orchestrieren. Diese Fragestellungen sollen untersucht werden.In n=80 weiblichen Wistar-Ratten sollen 2 speziell gefertigte Mini-Implantate mit maschinellen oder mikrorauen Oberflächen in den dorsalen Teil eines Schwanzwirbels eingesetzt und durch eine flache NiTi-Feder (1,0N) belastet werden, wobei das Loading entweder verzögert (8 Wochen nach gedeckter Heilung) oder sofort (unmittelbar nach der Implantation) erfolgen soll. Jeweils 50% der Tiere sollen 1 Woche, die anderen 8 Wochen nach der Zugefederinstallation getötet werden. In-vivo Mikro-CT-Scans sollen in der verzögerten Gruppe 0 und 1 Woche nach Implantation durchgeführt werden. Ab dem Loading sollen Scans nach 0 und 1 Woche (alle Tiere) sowie bei denjenigen, die nach 8 Wochen Belastung getötet werden, auch nach 2, 4 und 8 Wochen durchgeführt werden. Diese sollen zur Quantifizierung der Implantatwanderung und der Knochenremodellierung genutzt, und mit Mikro-Finite-Elemente-Analysen korreliert werden. Nach der Tötung sollen bei 50% aller Tiere Genexpressionsanalysen mittels Laser-Capture-Microdissection an nicht-dekalzifizierten Gefrierschnitten durchgeführt werden. Bei den verbleibenden Tieren sollen mikroangiogenetische Muster und die Osteoblasten- und Osteoklastenaktivität und die Osteozytenapoptose mittels Immunfluoreszenz und Histologie analysiert werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Niederlande
• Mitverantwortlich(e): Dr. Beryl Schwarz-Herzke
• Kooperationspartner: Professor Dr. Bert van Rietbergen