Knochenersatzmaterialien

Knochenersatzmaterialien dienen primär der Stabilisierung des Blutkoagulums, als Platzhalter für einwachsende Gefäße und als Leitstruktur für den neu entstehenden Knochen. Darüber hinaus sollten sie keine Entzündungen oder Infektionen verursachen und bis zur Knochenregeneration volumenstabil bleiben.

Komplikationen bei der Gewinnung von körpereigenem Knochen, die begrenzte Verfügbarkeit und die Schwere des Eingriffs förderten die Entwicklung zahlreicher Knochenersatzmaterialien, um diese Risiken zu minimieren. Sie finden in der Zahnheilkunde Anwendung bei Augmentationen, der Auffüllung von Knochendefekten (z. B. nach der Ausschälung großer Zysten), dem Sinuslifting sowie in der Implantologie und Parodontologie (parodontale Regeneration).

In der Medizin bezeichnet man das Einbringen von lebenden Organteilen in den Körper als Transplantation, während künstlich geschaffene Gebilde, die Organfunktionen nachahmen, als Implantation bezeichnet werden.

Beim Transplantieren heilt der verpflanzte Knochen selten direkt ein, sondern dient als Gerüst, das die körpereigene Knochenneubildung anregt. Nach etwa einem Jahr wird er durch körpereigenen Knochen ersetzt. Eine möglichst poröse Struktur des Ersatzmaterials ist entscheidend, da sie eine gute Durchwachsung mit körpereigenem Knochen ermöglicht.

Im Gegensatz dazu beschleunigen Konzentrate knochenbildender Wachstumsfaktoren (z. B. BMP- und PRP-Verfahren) die körpereigene Knochenneubildung.

Knochenersatzmaterialien lassen sich grob unterteilen in:

Autogene/autologe Materialien Diese stammen aus dem eigenen Körper, haben die höchste Potenz und gelten als das Optimum. In der Zahnheilkunde werden sie z. B. aus dem Tuber maxillae, der Linea obliqua (Kieferwinkel, Retromolarenbereich), der Kinnregion oder aus dem Beckenkamm (Knochenspan) gewonnen. Manchmal sind größere chirurgische Eingriffe und ein stationärer Aufenthalt erforderlich. Spongiöser Knochen wird bevorzugt, da er wegen seiner aufgelockerten Struktur besser einheilt als Knochen mit Kompakta. Autologer Knochen erfordert meist ein zweites Operationsgebiet, was zu Sensitivitäts- und Wundheilungsstörungen führen kann. Insbesondere bei älteren Patienten können ein unzureichendes Knochenangebot und die Qualität des Knochens problematisch sein. Die beste Akzeptanz besteht bei der Entnahme aus dem Retromolarenbereich. Bei Entnahmen aus der Kinnregion sind Sensibilitätsstörungen und Profilveränderungen möglich.

Allogene/homologe Materialien Diese stammen von menschlichen Spendern und werden speziell konservierend behandelt (z. B. Grafton®). Immunologische Reaktionen sowie die Gefahr von Infektionen wie Hepatitis oder HIV können auftreten. Derartige Materialien wachsen besser ein als unbehandelter homologer Knochen, jedoch schlechter als autologe Fragmente.

Xenogene/heterologe Materialien Diese sind tierischen oder pflanzlichen Ursprungs. Bekannte Vertreter sind Bio-Oss™ (bovinen Ursprungs) und Algipore® (auf Algenbasis). Seit der Entdeckung der bovinen spongiformen Enzephalopathie (BSE) sind Materialien tierischen Ursprungs umstritten.

Synthetische/alloplastische Materialien Diese bestehen hauptsächlich aus Sinterkeramiken wie Hydroxylapatit und Tricalciumphosphat. Derartige Materialien werden nur bis zu 1 cm Tiefe von körpereigenem Knochen durchwachsen, da die Gefäßversorgung nicht tiefer reicht. Kalziumhaltige Materialien fördern die parodontale Heilung durch Vergrößerung der Wundfläche. Hochporöse, nanokristalline Siliziumoxid-Xerogel-Matrizes zeigen eine bessere Osteoinduktivität als Sinterkeramiken. Kompakte Aluminiumoxidkeramik wurde erfolgreich im Unterkiefer- und Kiefergelenkbereich sowie für Augmentationen eingesetzt. Poröse Materialien aus reinem Kohlenstoff ermöglichen das Einwachsen von Gewebe und bieten vielversprechende Perspektiven. Granulate, die eine originale Knochenstruktur im Sinne des Remodellings wiederherstellen können, wie ß-Tricalciumphosphat (z. B. Cerasorb™), erreichen dieses Ziel besonders gut. Die Ergebnisse verbessern sich weiter, wenn das Material mit autologem plättchenreichem Plasma kombiniert wird.

Menschliche knochenbildende Zellen (Osteoblasten) reagieren unterschiedlich auf Knochenersatzmaterialien. Die höchste Zellproliferationsrate wurde bei PepGen P-15 gemessen (bovines Hydroxylapatit mit synthetischem Peptid), während Bio-Oss die geringste Rate aufwies.