Hydroxylapatit und Implantate – ein Update

Aufgrund seiner hervorragenden Biokompatibilität ist Hydroxylapatit (HA) zu einem weit verbreiteten Material für den Knochenaufbau und die Oberflächenmodifizierung von Implantaten auf Titanbasis geworden. Doch noch längst nicht alle Fragen sind geklärt.

Unter den verschiedenen Beschichtungstechniken hat das Mikroplasmaspritzen (MPS) eine erhebliche industrielle Bedeutung erlangt. In einer Studie wurden die Mikrostruktur, die mechanischen Eigenschaften und das biologische Verhalten von zweischichtigen Beschichtungen untersucht, die aus einer Zirkonium-(Zr)-Unterschicht und einer HA-Oberschicht bestehen und mittels MPS auf eine Titanlegierung aufgebracht wurden. Die Ergebnisse zeigten, dass die mittels MPS hergestellten Zr-HA-Doppelschichten eine Abziehfestigkeit von 28,0 ± 4,2 MPa und eine Scherfestigkeit von 32,3 ± 3,2 MPa erreichten und damit die Standardanforderungen übertrafen. Biologisch gesehen förderte die HA-Deckschicht die Proliferation von mesenchymalen Stammzellen (MSZ) um 45 % über drei Tage im Vergleich zum unbeschichteten Titansubstrat. Antibakterielle Tests ergaben außerdem eine Unterdrückung des Wachstums von E. coli nach 14 Stunden. [1]

Der klinische Erfolg von HA-Beschichtungen hängt jedoch auch von ihrer Haftung auf dem Implantat ab. Die dauerhafte Fixierung und zuverlässige biologische Integration von orthopädischen Implantaten ist aufgrund der unzureichenden Haftung der Beschichtung und der begrenzten Osseointegration nach wie vor eine große Herausforderung.

Da es schwierig ist, ihre Dicke und Rauheit und ihre Wirkung auf die Osseointegration zu standardisieren, ist das Wissen über die Wirksamkeit von Hydroxylapatit-Beschichtungen auf der Oberfläche von Zahnimplantaten aus Titan noch unzureichend. Mit einer systematischen Übersichtsarbeit sollte die Frage „Wie wirksam ist Hydroxylapatit auf Titanoberflächen für die Osseointegration?” beantwortet werden. In eine Übersichtsarbeit wurden 15 Artikel aufgenommen. Zwölf davon berichteten über günstige Osseointegrationsergebnisse für hydroxylapatitbeschichtete Oberflächen und drei stellten keinen signifikanten Langzeitunterschied zwischen den beschichteten und unbeschichteten Gruppen fest.

Die Oberflächenbehandlung mit Hydroxylapatit ist für die Osseointegration von Zahnimplantaten aus Titan wirksam, da sie die Aufnahme von Proteinen sowie die Adhäsion und Proliferation von Knochenzellen begünstigt, sofern eine ordnungsgemäße Adhäsion gewährleistet ist. [2]

Doch die Hydroxylapatitbeschichtung zeigt noch mehr Potenzial, nämlich dann, wenn sie mit Antibiotika wie Alendronat oder Gentamycin versehen ist. Ergebnisse von In-vitro-Versuchsreihen deuten darauf hin, dass die medikamentenbeschichtete Oberfläche für zahnmedizinische und orthopädische Implantate verwendet werden kann. Zellproliferationstests mit Alendronat-beschichteten Implantaten belegen eine verstärkte Zelladhäsion und -proliferation mit 100-prozentiger Lebensfähigkeit der Zellen auf der HA-beschichteten Oberfläche nach 72 Stunden. In-vitro-Tests bestätigten den Korrosionsschutz der Beschichtung im Vergleich zur unbeschichteten Titan-Oberfläche. [3]

Obwohl in Tier- und In-vitro-Studien wurde über die Vorteile der Verwendung von HA-beschichteten Implantaten sowie über die Risiken der Auflösung berichtet wurde, konnte in diesen Kurzzeitstudien nicht nachgewiesen werden, dass die Auflösung der HA-Beschichtung zu einem Verlust der Implantate führt. Darüber hinaus enthielten viele In-vivo- und klinische Studien keine chemische und strukturelle Charakterisierung der Beschichtungen, sodass Vergleiche zwischen den Studien schwierig sind.

In der klinischen Anwendung wird die Verwendung von HA-beschichteten Schraubenimplantaten für den anterioren Oberkiefer und den posterioren Unterkiefer empfohlen, wenn die Knochentiefe 10 mm überschreitet und die Kortikalisschicht dünner sowie die Spongiosa weniger dicht ist. Im posterioren Oberkiefer oder bei einer sehr dünnen Kortikalisschicht mit geringer Dichte wird die Verwendung von zylindrischen Implantaten mit HA-Beschichtung empfohlen.

Die Verwendung von HA-beschichteten Implantaten ist jedoch mit einigen Bedenken verbunden. Sie müssen die erhöhte Bakterienanfälligkeit von HA-Beschichtungen im Vergleich zu Titanimplantaten berücksichtigen. Darüber hinaus müssen Sie das mögliche Versagen von HA-Beschichtungen infolge eines Bruchs der Grenzfläche zwischen Beschichtung und Substrat in Betracht ziehen. [4]

1. Voinarovych S, Maksimov S, Kaliuzhnyi S, Kyslytsia O, Safarova Yantsen Y, Alontseva D. Functional Assessment of Microplasma-Sprayed Hydroxyapatite-Zirconium Bilayer Coatings: Mechanical and Biological Perspectives. Materials (Basel). 2025 Jul 21;18(14):3405. doi: 10.3390/ma18143405. PMID: 40731615; PMCID: PMC12298979.
2. Neto JVC, Teixeira ABV, Cândido Dos Reis A. Hydroxyapatite coatings versus osseointegration in dental implants: A systematic review. J Prosthet Dent. 2025 Jul;134(1):92-99. doi: 10.1016/j.prosdent.2023.09.019. Epub 2023 Oct 14. PMID: 37845113.
3. Dhinasekaran D, Sivakumar JP, Rajendran AR. Enhancement of implant performance through synergistic drug delivery and bioactivity by nanotubular titanium with hydroxyapatite coating. Int J Pharm. 2025 Aug 20;681:125854. doi: 10.1016/j.ijpharm.2025.125854. Epub 2025 Jun 13. PMID: 40517972.
4. Ong JL, Chan DC. Hydroxyapatite and their use as coatings in dental implants: a review. Crit Rev Biomed Eng. 2000;28(5-6):667-707. doi: 10.1615/critrevbiomedeng.v28.i56.10. PMID: 11211987.