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31.10.2019·Innovationen Tetranite® ‒ ein neuer superfester Knochenleim für Implantate?

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Tetranite® ‒ ein neuer superfester Knochenleim für Implantate?

von Wolfgang Schmid, Schriftleiter ZahnmedizinReport, Berlin

| Tetranite® ist ein neuartiger Knochenklebstoff, den Prof. Dr. David Cochran (Universität Texas Health Science Center, San Antonio, USA) als bahnbrechend beschreibt. Bestätigen sich die Labordaten auch im klinischen Test, wird das der erste bioresorbierbare Knochenkleber sein, der über eine sofortige Haftkraft verfügt, um gebrochenen Knochen zu kleben und Metallimplantate in geschädigtem Knochen weniger invasiv zu stabilisieren. Das vielversprechende Material wird nun in einer klinischen Pilotstudie an Dentalimplantat-Patienten getestet. |

Eigenschaften des Tetranite®-Knochenklebers

Der Tetranite®-Knochenkleber der Firma LaunchPad Medical, Inc. (USA) ist ein mineralisch-organisches Biomaterial, das durch Mischen von pulverförmigem Tetracalciumphosphat und Phosphoserin in einem wässrigen Medium entsteht. Diese Mischung ist ein klebriger und selbsthärtender Klebstoff, der zu einem amorphen Feststoff aushärtet. Die Abbindereaktion geht einher mit der Bildung starker, dauerhafter Verbindungen zu Oberflächen wie lebenden Knochen und metallischen Implantaten ‒ sogar in feuchter Umgebung.

 

Durch kontrollierte Phasenentwicklung entstehen kristalline Calcium-Phosphoserin- und Apatitphasen. Die festen Phasen entwickeln sich im Laufe der Zeit und gewinnen dabei an Kraft. Darüber hinaus beginnt die Ablagerung von neuem Knochen innerhalb weniger Tage auf der Oberfläche von Tetranite® und integriert ihn in das Skelett. Das knochenadhärente Material ist osseokonduktiv und biologisch abbaubar. Letztlich wird das Material 1:1 durch Knochen ersetzt, wobei die robuste Tragfähigkeit und Raum sowie Form erhalten bleiben. Die Kombination dieser Eigenschaften in Verbindung mit der Resistenz gegen das Eindringen von Fasergewebe ergibt einen starken Klebstoff, der die Knochenfixierung und Implantatstabilisierung ermöglicht und gleichzeitig in einer klinisch relevanten Zeitspanne bioresorbiert wird.

Erste Studien zeigten das große Potenzial

Prof. Dr. Ken Gall und Mitarbeiter der Duke University, USA, beschrieben in einem Artikel im „Advanced Healthcare Materials“ einen eigenen Typ von Calciumphosphat-Knochenzement (CPC), den sie Tetranite® nannten. Die Phosphatkomponente dieses CPC ist O-Phospho-L-Serin (OPLS) ‒ eine Schlüsselkomponente im natürlichen Klebstoff der Sandburgenschnecke. Wenn ein solcher Klebstoff in der Natur gut funktioniert, kann er auch in Knochenklebstoffen gut funktionieren, meinte Gall.

 

Erste Studien zu Tetranite® zeigten, dass das Lösen von Salzpartikeln Poren im Klebstoff schuf, was den Flüssigkeitstransport und die Infiltration neuer Knochenzellen fördert. Das Hinzufügen von Mikrofasern erhöht auch die Festigkeit. Wenn diese Fasern biologisch abgebaut werden, bleiben Kanäle übrig, die wiederum das Vermehren neuen Knochenzellwachstums ermöglichen, was zu einer schnellen Heilung um die erste Fraktur herum führt.

 

In histologischen Vier-Monats-Proben wurden Tetranite®-Gruppen mit Kontroll- und Bio-Oss®-Gruppen verglichen. Das Ergebnis sieht vielversprechend aus. Tetranite® wurde durch Knochen ersetzt, ohne dabei eine osteoklastische, knochenabbauende Resorption zu induzieren. Durch den Ersatz von Tetranite® durch Knochenzellen wurde eine Osseointegration erreicht. Dabei wurde das krestale Level (Tetranite® und Knochen enthaltend) über vier Monate erhalten. Klinisch kann Tetranite® eine sofortige Stabilisation ermöglichen, die sich über die vier Monate nicht verändert.

Anwendung in Implantologie und Orthopädie möglich

Tetranite® ist in der Lage, in feuchter Umgebung starke tragende Verbindungen zwischen Knochengewebe, Metallen und anderen Materialien herzustellen. Dies wird bereits nach zehn Minuten der Klebstofffixierung erreicht. Die Klebekraft von Tetranite® liegt zwischen dem 7,5- und 10-Fachen herkömmlicher Knochenzemente und kann vor dem Bruch erheblichen Belastungen standhalten. Somit hat dieses Material das Potenzial, die Behandlung von schweren Knochenbrüchen und -frakturen zu revolutionieren, wodurch die Notwendigkeit einer invasiven Metall-Implantat-Chirurgie entfällt.

Pilotstudie in der dentalen Implantologie

Vor dem klinischen Einsatz jedoch sind weiterführende und vor allem langfristige Studien nötig. Der Hersteller LaunchPad Medical, Inc. hat im September 2019 die Genehmigung der U.S. Food and Drug Administration (FDA) erhalten, eine klinische Pilotstudie mit 20 Patienten an zwei Standorten zu initiieren, um Zahnimplantate für Zahnextraktionen sofort in der Alveole zu stabilisieren. Die Patienten werden in die Studie aufgenommen, wenn eine Extraktionsalveole zu groß ist, als dass Zahnimplantate durch konventionelles mechanisches Einsetzen eine Primärstabilität erreichen könnten. Stattdessen ermöglicht die Verwendung von Tetranite® die sofortige Platzierung von Implantaten und vermeidet in vielen Fällen eine kostspielige, komplexe und langwierige Augmentation oder Knochentransplantation, was den Behandlungszeitraum für viele Patienten erheblich beschleunigt.

Nicht der einzige Kleber nach Vorbild des Schneckenschleims

Tetranite® ist nicht der einzige Klebstoff, den Forscher nach dem Vorbild des Schneckenschleims schufen. So haben auch Wissenschaftler der Harvard-University und der Brown University, Providence, USA, biomimetische Klebstoffe entwickelt ‒ die allerdings eher zum Verschluss von Hautwunden und zum Verkleben von Weichgewebe geeignet sind.

 

Quellen

  • Die Quellenangaben inklusive der Links zu den Originalquellen finden Sie online auf iww.de/pi unter diesem Text.
  • Duong H-Y. 20 Jahre Implantate in der Zahnmedizin. SWISS DENTAL JOURNAL SSO 2019; 129: 744-749.
  • O‘Brien K. Overcoming a Sticking Point for Bone Healing. Advaned Science News 2019; online 13.07.2018.
  • Kirillova A et al. Bioinspired M‒Organic Bioresorbable Bone Adhesive. Advanced Healthcare Materials 2018. online 25.07.2018.
  • Mitteilung der Firma LaunchPad Medical, Inc. vom 12.09.2019.
  • Li J et al. Tough adhesives for diverse wet surfaces. Science 2017; 357, Issue 6349: 378-381.
  • Cho H et al. Intrinsically reversible superglues via shape adaptation inspired by snail epiphragm. PNAS 2019; 116 (28) 13774-13779.

 

Die Links zu der Literatur

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