AktOImplant – Entwicklung von bioaktiven Oberflächen für Implantate in der Mund-, Kiefer- und Gesichtschirurgie

AUFGABENSTELLUNG | MOTIVATION

Für die Stabilisierung von Frak­turen und die Ver­anke­rung von Trans­plan­taten im Kiefer hat sich Titan als heraus­ragendes Material heraus­ge­stellt. Obwohl es aufgrund der guten Korrosions­beständig­keit, der guten mecha­nischen Eigen­schaften und der hervor­ragenden Bio­kompati­bilität ein ideales Material ist, heilen Titan­implan­tate nicht immer im Körper ein. Mangel­hafte Ober­flächen­kompati­bili­täten und hohe Keim­belas­tungen in der Mund­höhle sind häufige Ursachen für ein frühes Implantat­versagen. Ohne anti­bio­tische Abschirmung werden hier Infektions­raten von bis zu 80 % beobachtet. Aufgrund der mikro­biellen Besiedelung von Mund und Rachen sind auch unter peri­operativer Anti­biotika­applikation post­operative Infek­tionen mit einer Prävalenz von 26 – 48 % nicht selten. Eine Reduktion des Einsatzes von Anti­biotika ist aller­dings besonders hinsicht­lich der bereits viel­fach auftre­tenden Anti­biotika­resis­tenzen sowie anti­biotika­assozi­ierten Neben­wirkungen von hoher klinischer Relevanz.

PROJEKTZIEL | ARBEITSHYPOTHESE

Ziel des Projekts ist die Reduktion des Anti­biotika­einsatzes bei Opera­tionen in der Mund-, Kiefer- und Gesichts­chirurgie (MKG). Dazu ist die Entwicklung einer bioaktiven Oberflächen­beschichtung für Titan-Implantate geplant, welche die Keim­last in der Wunde redu­ziert. Die anti­mikro­bielle Wirkung soll im Gegen­satz zu den in der Literatur beschrie­benen, nur begrenzt wirk­samen Strate­gien durch die Induktion der natür­lichen Immun­abwehr des Körpers erreicht werden. Hierzu werden pflanz­liche Arznei­mittel, die eine Frei­setzung von anti­mikro­biellen Peptiden (AMPs) im Patienten­gewebe stimu­lieren, einge­setzt. Um eine anhaltende Frei­setzung der Substanzen vom Implantat zu erreichen, sollen die Pflanzen­stoffe in eine kovalent immobili­sierte Träger­matrix aus Kollagen inte­griert werden. Für die ausrei­chende Stabilität der Beschich­tung auf dem Titan wird die Implantat­ober­fläche mittels additiver Fertigung struktu­riert. Die Kombi­nation aus der Stimu­lation der Immun­abwehr und der osteo­konduktiv wirkenden Beschich­tung verbessert die Osseo- und Weich­gewebs­inte­gration und fördert die Heilung.

NUTZEN | AUSBLICK

Die im Vorhaben angestrebten Entwick­lungen stellen eine wesent­liche Verbesserung bestehender Produkte dar. Eine anti­mikro­biell wirksame Ober­fläche resul­tiert in einer geringeren Infektions­rate. Die Inte­gration des Implantates in das umliegende Gewebe wird weiterhin durch die biologi­sierte, osteo­konduktiv wirkende Beschich­tung verbessert. Das Risiko eines früh­zei­tigen Implantat­verlustes kann so mini­miert und Lebens­qualität der Patienten ver­bessert werden. Die im Vorhaben zu entwickelnde Methodik soll es den Herstellern von Implantaten im MKG-Bereich ermög­lichen, ihre bestehende Produkt­palette um inno­vative, anti­mikro­biell wirk­same, indi­vidu­elle und gleich­zeitig osteo­konduktive Implantate zu erweitern. Der sich daraus ergebende Wett­bewerbs­vorteil resul­tiert in neuen Aufträgen, die eine Sicherung bestehender und eine Schaffung neuer Arbeits­plätze ermöglichen.