Wissenschaftliche Nachweis zu Straumann Roxolid vs. Titan

Wissenschaftlicher Nachweis zu Straumann®
Roxolid®- vs. Titan-Implantate.
SLA®- / SLACTIVE®-OBERFLÄCHE AUF TITANUND ROXOLID®-ZAHNIMPLANTATEN
In den letzten Jahrzehnten war Titan bei Zahnimplantaten das Material der ersten Wahl. Dieses Material ist
äusserst biokompatibel, korrosionsbeständig im biologischen Umfeld und verfügt über hervorragende Osseointegrationseigenschaften. In den letzten Jahren wurden
Implantatoberflächen wie Straumann SLA® und SLActive® entwickelt, um die Osseointegration von Zahnimplantaten noch weiter zu verbessern. In präklinischen
und klinischen Studien wurde belegt, dass mikroraue
Oberflächen auf Titan-Implantaten eine hervorragende
Leistung aufweisen.
Diese Oberflächen haben im Vergleich zu glatten oder
polierten Oberflächen nachweislich überlegene Osseointegrationseigenschaften (Buser et al. 1991).
In zahlreichen Studien konnte gezeigt werden, dass der
Knochen-Implantat-Kontakt mit erhöhter Rauigkeit der
Oberfläche signifikant zunimmt (Shalabi et al. 2006).
Optimale Ergebnisse werden in einem engen Bereich mit
mässig rauen Oberflächen mit einem Ra/Sa-Wert von
1,0–2,0 µm erreicht (Wennerberg & Albrektsson 2009).
Die SLA®- und die SLActive®-Oberfläche von Straumann
sind mässig raue Oberflächen (mit einem Sa-Wert von
ca. 1,5 µm), die gemäss dem Konsensuspapier von Lang
& Jepsen 2009 als optimal angesehen werden, um den
Knochen-Implantat-Kontakt zu verbessern.
Die SLA®- und die SLActive®-Oberfläche wurden ursprünglich ausschliesslich für Titan-Implantate entwickelt und
dort angewendet. Die alternativen Implantatmaterialien
TAV (Ti-6Al-4V) oder TAN (Ti-6Al7Nb) weisen eine andere
Kristallstruktur auf. Diese Kristallstruktur macht es unmöglich, eine SLA®- oder SLActive®-ähnliche Oberfläche
bei TAV- und TAN-Legierungen zu schaffen. Im Gegensatz
zu diesen Materialien können SLActive®- und SLA®-Oberflächen auf Roxolid® geschaffen werden. Roxolid® ist eine
Titan-Zirkonium-Legierung, die etwa 13-18% Zirkonium
enthält. Die Kristallstruktur von Roxolid® entspricht der
Kristallstruktur von Titan - damit sind SLA®- und SLActive®-
Oberflächen möglich. Es wurde belegt, dass SLA®- und
SLActive®-Oberflächen auf Roxolid® und Titan eine identische Leistung aufweisen.
Die Oberflächen wurden bei beiden Materialien durch
eine Mikrostrukturanalyse der Oberflächentopographie,
Zellkulturversuche, Hydrophiliebewertung sowie präklinische und klinische Studien charakterisiert.
OBERFLÄCHENRAUIGKEIT UND
OBERFLÄCHENTOPOGRAPHIE
Die Mikrostrukturanalyse der Implantatoberflächen erfolgte mit einem Rasterelektronenmikroskop und mithilfe konfokaler Mikroskopie. Es wurden keine relevanten
Unterschiede hinsichtlich der Oberflächenrauigkeits- und
-topographieparameter zwischen den beiden Implantatmaterialien festgestellt (Abb. 1 und Tabelle 1).
Abb. 1 REM-Aufnahmen der einzelnen Implantatoberflächen
A.) Roxolid® SLA® / SLActive®
B.) Titan SLA® / SLActive®
Tabelle 1: Parameter zur Oberflächengenauigkeit (Berner & Appert 2013)
Titan
SLA® [µm]
Roxolid®
SLActive®
[µm]
Titan
SLActive®
[µm]
Sa 1.195 ±0.099
1.23
±0.174
1.042 ±0.045
1.146 ±0.061
St 8.18
8.53
±1.2
7.28
Roxolid®
SLA® [µm]
±0.77
Ssk 0.289 ±0.044
0.165 ±0.064
±0.25
0.227 ±0.055
7.56
±0.46
0.382 ±0.047
Sa: Mittenrauheit: Durchschnittlicher Abstand eines Punktes zur Mittelebene.
St: Topographietiefe, Abstand zwischen höchstem und tiefstem Punkt.
Ssk: Schiefe. Gibt Assymetrie zwischen Bergen und Tälern an.
Wenn Symmetrisch =0. Wenn ausgeprägte / hohe Berge dann >0,
wenn ausgeprägte / tiefe Täler dann <0.
OBERFLÄCHENCHEMIE
Die chemische Zusammensetzung der Implantatoberfläche ist sehr ähnlich, es bestehen nur geringfügige Unterschiede. Auf der Oberfläche des Roxolid®-Implantats
wurde das Element Zirkonium nachgewiesen, das in der
Titan-Implantatoberfläche nicht vorhanden ist.
Tabelle 2: XPS-Daten der Implantatoberflächen, gemessen in Atomprozent
Roxolid®
SLA® [in %]
Titan
SLA® [in %]
Roxolid®
SLActive®
[in %]
Titan
SLActive®
[in %]
RX SLA®
Ti SLA®
RX SLActive®
Ti SLActive®
54.6
±1.4
61.4
±1.2
62.4
±1.3
15.2
±1.5
14.4
±1.3
O 58.3
±1.6
C 20.2
±1.3
N 1.3
21.0
±2.2
2.7
±0.4
–
–
–
–
Si
–
2.4
±0.3
Ti 18.3
±0.6
19.4
±1.2
20.0
±0.5
Zr 2.8
±0.24
–
3.4
±0.1
23.2
±0.2
–
MECHANISCHE STABILITÄT
Beide Implantatmaterialien sind für die Verwendung in
Zahnimplantaten hervorragend geeignet. Der Vorteil von
Roxolid® ist die höhere mechanische Stabilität im Vergleich zu Titan (Tabelle 3).
Untersuchungen zum Ermüdungsverhalten ergaben, dass
die Haltbarkeit der Roxolid®-Implantate um 13 – 42% über
den Titan-Implantaten mit dem gleichen Längendurchmesser und der gleichen Oberflächenbehandlung lag
(Bernhard et al. 2009). Die ultimative Zugfestigkeit ist auf
Roxolid® signifikant höher als auf Titan.
Tabelle 3: Zugfestigkeit unterschiedlicher Implantatmaterialien
1200
1000
Zugfestigkeit [mPa]
Die Oberflächenrauigkeit kann anhand typischer Parameter quantifiziert werden.
Zwischen den einzelnen Oberflächen wurden nur geringfügige Unterschiede festgestellt, die sich im erwarteten
Variabilitätsbereich des Ausgangsmaterials bewegen.
800
42 %
29 %
600
400
200
0
Titan Grad 4
Straumann Ti Grad 4
Roxolid®
Neben diesen Ergebnissen wurden keine Unterschiede
hinsichtlich der hydrophilen Eigenschaften von Roxolid®
und Titan SLActive®-Oberflächen festgestellt.
Der tensiometrische Kontaktwinkel auf der Oberfläche
betrug bei beiden Materialien und bei allen Implantaten
0° (Bernhard et al. 2009).
Basierend auf der Oberflächencharakterisierung kann der
Schluss gezogen werden, dass SLA®- und SLActive®-Oberflächen auf Titan und Roxolid® gleichwertig sind und die
geringen Unterschiede sich im erwarteten Variabilitätsbereich des Ausgangsmaterials bewegen.
ZELLKULTURVERSUCHE
KLINISCHE UND PRÄKLINISCHE STUDIEN
In verschiedenen Zellkulturstudien wurden die Zellproliferation, die Zelldifferenzierung und die Expression bestimmter biochemischer Markerproteine auf Roxolid® und
Titan verglichen. Die Zellproliferation auf der Roxolid®Oberfläche war im Vergleich zu Titan geringfügig höher.
Daneben bestanden keine Unterschiede hinsichtlich des
Expressionslevels bestimmter Markerproteine wie PGE2
und Osteocalcin (Zhao et. al. 2007).
Die Leistung von Roxolid® SLActive® und Ti SLActive® wurde auch in präklinischen und klinischen Studien untersucht (Bo Wen et al. 2013, Gottlow et al. 2012, Saulacic
et al. 2012, Al-Nawas et al. 2012, Benic et al. 2013, Tolentino et al. 2013). In diesen Studien wurden Ti-Implantate
mit SLActive® und Roxolid®-Implantate unmittelbar miteinander verglichen.
Es erfolgten umfangreiche Biokompatibilitätstests in vitro und in vivo.
Beide Materialien wurden auf Sensitivitäts-, Irritationsund Toxizitätsverhalten sowie Genotoxizität und systemische Toxizität hin getestet.
Alle Untersuchungen ergaben bei beiden Materialien
eine hervorragende Biokompatibilität. Es wurden keine
Unterschiede festgestellt (Ikarashi et al. 2005).
Es wurde eindrücklich belegt, dass die Leistung von Roxolid®-Implantaten mit SLActive® mindenstens ebenso gut
wie die Leistung von Titan-Implantaten mit SLActive® ist.
In der Tat gab es Studien, in denen Roxolid®-Implantate mit
SLActive® sogar besser als die entsprechenden Titan-Implantate mit SLActive® abschnitten (Gottlow et al. 2012,
Bo Wen et al. 2013).
SCHLUSSFOLGERUNG
Eine mikroraue Oberfläche wie SLA® und SLActive® kann auf Titan- und Roxolid®-Implantatmaterialien angewendet
werden. Die Oberflächenmerkmale auf beiden Materialien sind vergleichbar. Es gibt keine relevanten Unterschiede.
Präklinische und klinische Daten haben belegt, dass beide Oberflächen über die gleichen hervorragenden Ossoeintegrationseigenschaften verfügen.
Auch in klinischen Studien schnitten beide Implantatmaterialien vergleichbar gut ab.
Der herausragende Vorteil von Roxolid® ist die höhere Zugfestigkeit im Vergleich zu Titan.
LITERATUR
National Distributor
Straumann GmbH
Jechtinger Straße 9
79111 Freiburg
National Distributor
Tel.: 0761/4501 0
Straumann GmbH
Fax: 0761/4501 149
Jechtinger Straße 9
www.straumann.de
79111 Freiburg
Tel.: 0761/4501 0
Fax: 0761/4501 149
Ihrer personenbezogenen Daten
www.straumann.de
für Werbe- oder Marktforschungszwecke widersprechen oder eine entsprechend erteilte Einwilligung widerrufen wollen, genügt eine kurze
Nachricht per E-Mail an [email protected] oder per Post an Straumann GmbH, Abteilung Datenschutz,
Jechtinger Str. 9, 79111 Freiburg.
© Institut Straumann AG, 2014.
Alle Rechte
Rechte vorbehalten.
vorbehalten.
2014. Alle
Straumann®
und/oderandere
anderehier
hiererwähnte
erwähnteMarken
Marken
und
Logos
von
Straumann®
sind
Straumann® und/oder
und
Logos
von
Straumann®
sind
Marken oder eingetragene
Marken
eingetragene
Marken
Straumann
AG und/oder
ihrer verbundenen
Marken oder
der Straumann
Holding
AGder
und/oder
ihrerHolding
verbundenen
Unternehmen.
Alle Rechte vorbehalten.
Unternehmen. Alle Rechte vorbehalten.
DE500277
International Headquarters
Institut Straumann AG
Peter Merian-Weg 12
CH-4002 Basel, Switzerland
International Headquarters
Phone +41 (0)61 965 11 11
Institut Straumann AG
Fax
+41 (0)61 965 11 01
Peter Merian-Weg 12
www.straumann.com
CH-4002 Basel, Switzerland
Phone +41 (0)61 965 11 11
Fax
+41 (0)61 965 11 01
Datenschutzhinweis: Wenn Sie der Verwendung
www.straumann.com
Stand 04/14
Al-Nawas B, Brägger U, Meijer HJ, Naert I, Persson R, Perucchi A, Quirynen M, Raghoebar GM, Reichert TE, Romeo E, Santing HJ, Schimmel M, Storelli S, ten Bruggenkate C, Vandekerckhove B, Wagner W, Wismeijer D, Müller F.: A double-blind
randomized controlled trial (RCT) of Titanium-13Zirconium versus Titanium Grade IV small-diameter bone level implants
in edentulous mandibles--results from a 1-year observation period. Clin Implant Dent Relat Res. Dez. 2012; 79(6): 896-904.
Benic GI, Gallucci GO, Mokti M, Hammerle CHF, Weber H-P, Jung RE.: Titanium-zirconium narrowdiameter versus titanium
regulardiameter implants for anterior and premolar single crowns: 1-year results of a randomized controlled clinical study J
Clin Periodontol. 14. Aug. 2013 [ePub vor Drucklegung]. Bernhard N, Berner S, de Wild M, Wieland M.: The binary TiZr Alloy
- a newly developed Ti alloy for the use in dental implants. Forum Implantol. 2009, 5, 30 -39 Berner S, Appert C.: Surface
Characterisation Roxolid® SLA®. Interner Bericht SR0563_RXD SLA®
_Surface characterization_131106, Institut Straumann
AG, CH 4052 Basel; Schweiz
Gottlow J, Dard M, Kjellson F, Obrecht M, Sennerby L.: Evaluation of a new titanium-zirconium dental implant: a biomechanical and histological comparative study in the mini pig. Clin Implant Dent Relat Res.
Aug. 2012;15(4):538-45 Lang NP, Jepsen S.: Working Group 4. Implant surfaces and design (Working Group 4). Clin Oral
Implants Res. Sept. 2009;20 Suppl 4:228-31. Saulacic N, Bosshardt DD, Bornstein MM, Berner S, Buser D.: Bone apposition
to a titanium-zirconium alloy implant, as compared to two other titanium-containing implants. Eur Cell Mater. 10. April
2012;23:273-86 Shalabi MM, Gortemaker A, Van‘t Hof MA, Jansen JA, Creugers NH.: Implant surface roughness and bone
healing: A systematic review. J Dent Res. Juni 2006; 83(6):496–720. Tolentino L, Sukekava F, Seabra M, Lima LA, Garcez-Filho J, Araújo MG.: Success and survival rates of narrow diameter implants made of titanium-zirconium alloy in the posterior
region of the jaws - results from a 1-year follow-up.Clin Oral Implants Res. 17. Feb. 2013 Wen B, Zhu F, Li Z, Zhang P, Lin X,
Dard M.: The osseointegration behavior of titanium-zirconium implants in ovariectomized rabbits. Clin Oral Implants Res.
21. Feb. 2013. Wennerberg A, Albrektsson T.: Suggested guidelines for the topographic evaluation of implant surfaces.
Int J Oral Maxillofac Implants Mai-Juni 2000;15(3):331-44. Zhao G, Raines AL, Wieland M, Schwartz Z, Boyan BD.: Requirement for both micron- and submicron scale structure for synergistic responses of osteoblasts to substrate surface energy
and topography. Biomaterials. Juni 2007;28(18):2821-9 Ikarashi Y, Toyoda K, Kobayashi E, Doi H, Yoneyama T, Hamanaka
H, Tsuchiya.: Improved biocampatibility of Titanium-Zirkonium (Ti-Zr) alloy: Tissue reaction and sensitization ti Ti-Zr alloy
compared with pure Ti and Zr in rat implanation study Materials Transaction, Vol 46, No. 10, (2225) p2260-2267