Nanodiamantfunktionalisierte Implantatoberflächen zur Ausbildung eines vitalen oralen Weichgewebeverbundes

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professor Dr. Bernd Kreikemeyer; Dr. Jörg Opitz; Dr. Cornelia Wolf-Brandstetter
• Fachliche Zuordnung: Biomaterialien
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 459850162

Dentale Implantate sind eine fest etablierte Behandlungsmaßnahme zum Ersatz fehlender Zähne. Das Weichgewebe im Bereich des Abutments ist jedoch anfällig für periimplantäre Mukositis, die durch einen adhärenten Biofilm verursacht wird. Schreitet der Entzündungsprozess fort, so kommt es zu Periimplantitis verbunden mit Knochenabbau und Verlust der Osseointegration. Im Übergangsbereich zur Mundhöhle werden daher easy-to-clean Oberflächen angestrebt, um eine Vermeidung maturierter Biofilme zu erreichen. Gleichsam verhindert ein stabiles Attachment der Weichgewebe an das Abutment das Eindringen von pathogenen Keimen in das Parodont. Durch das beantragte Projekt soll ein umfassendes Verständnis der wechselseitigen Einflüsse von Texturierung, Oberflächenenergie und Oberflächenchemie erlangt werden, mit dem Ziel, Titanoberflächen sowohl hinsichtlich der Biofilmbildung als auch in Bezug auf Förderung des Weichgewebekontaktes optimal zu modifizieren. Dazu werden spezifisch funktionalisierte Nanodiamanten, die sowohl in ihrer Größe als auch in ihrer Oberflächenchemie gezielt modi-fiziert werden, in Titanoberflächen durch anodische Verdickung der Oxidschichten partiell integriert. Die mikrobielle und zellbiologische Charakterisierung erfolgt sowohl unter statischen als auch unter dynamischen Bedingungen bei entsprechender Konditionierung der Oberflächen, um die Bedingungen in der Mundhöhle sowie von präventiven Reinigungsmaßnahmen zu simulieren. Unter Einsatz von statistischer Versuchsplanung werden Matrizes mit verschiedenen Kombinationen von Oberflächenenergie, Oberflächenladung und Topographie generiert und mittels multipler Regression bezüglich der Parameter i) Anzahl fokaler Komplexe, ii) Zellgröße für sowie iii) Fibrinreorganisation bei Adhäsion von Gingivafibroblasten bzw. von iv) Lebendkeimzahl und v) Biofilmmasse für die Primäradhesion von Mono- bzw. Dispezies Kulturen analysiert. Vielversprechende Oberflächenzustände werden anschließend in komplexen Multispe-zies-Biofilmmodellen und des Weiteren hinsichtlich der Barrierefunktion von adhärierten Gingivazellen sowie der Funktionalität von ausgewählten Aspekten der humanen Immunabwehr charakterisiert.Basierend auf diesen sich gegenseitig ergänzenden Erkenntnissen wird die umfassende Beurteilung des Einflusses von Nanostrukturparametern bei jeweils identischer Oberflächenche-mie und weitgehend konstanter Oberflächenenergie möglich. Es wird erwartet, dass durch eine Vielzahl von Kombinationsmöglichkeiten synergistische Effekte von Nanostrukturen und chemischer Funktionalisierung identifiziert werden können. Die Einbeziehung von Nanodiamanten in die Modifizierung von Titanoberflächen eröffnet aufbauend auf den Erkenntnissen dieses Projektes die Erweiterung zu modularen Systemen mit beliebig kombinierbaren Eigenschaften bzw. zusätzlichen spezifischen Funktionalisierungen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen