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Bioaktive nukleinsäure-beschichtete dentale Implantate als innovativer Lösungsansatz für schwierige Knochenverhältnisse – eine experimentelle Studie an Minipigs
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Published: | April 26, 2013 |
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Einleitung: Das Indikationsspektrum von dentalen Implantaten könnte zum Einsatz bei kompromitierten Knochenverhältnissen insbesondere durch eine osteoinduktive Beschichtung vergrößert werden. Die Freisetzung von Nukleinsäuren stärkt die körpereigene zelluläre Produktion von Zytokinen wie z.B. BMP-2 ohne dabei die Nachteile des Einsatzes von rekombinanten Proteinen aufzuweisen. Bis heute war das zentrale Problem bioaktiver Oberflächen deren Stabilität und das Freisetzungsverhalten der Substanzen. Durch ein neu entwickeltes Verfahren der PDLLA - Beschichtung, genannt “Pivot-Manöver”, konnten diese Probleme nahezu restlos beseitigt werden. In Vorversuchen konnte eine Abrasionsrate der beschichteten Implantate durch die Implantation von lediglich 4% nachgewiesen werden. Im Rahmen dieser Studie erfolgte der Einsatz der neuartig beschichteten Implantate in vivo.
Material und Methoden: 6 Implantate, welche mit unterschiedlichen Konzentrationen des BMP-2 Plasmids beschichtet waren, wurden im split-mouth design in den Oberkiefer von Göttinger Minipigs implantiert. Kontrollimplantate waren mit einem reporter gene bzw. dem rekombinanten Protein BMP-2 beschichtet. Zur Untersuchung der Knochen/Implantat Verbindung und der Knochenregeneration wurden nach 28 und 56 Tagen eine µCT, histologische und immunhistologische Untersuchungen sowie PCR-Untersuchungen durchgeführt.
Ergebnisse: Alle Implantate mit einer Nukleinsäure-Beschichtung wiesen eine signifikant höhere Mineralisationsrate nach 28 Tagen (31.4%± 4.8/ 64.5%± 5.1) als die Kontrollimplantate (22.9%± 4.3/ 47.8%± 8.4) (p<0,05) auf. Darüberhinaus war die Osseointegration ebenfalls in der Plasmidgruppe höher. Die effektivste Kombination war BMP-2 mit einer DNS-Konzentration von 12µg, da sich hierbei der stabilste Knochen um das Implantat herum ausbildete. Implantate mit einer Beschichtung aus rekombinantem Protein BMP-2 osseointegrierten schneller, allerdings mit einer geringeren Stabilität des umgebenden Knochens.
Schlussfolgerung: Die Ergebnisse dieser Studie zeigen einen signifikant positiven Effekt von nukleinsäurebeschichteten Implantaten im Zusammenspiel mit Plasmiden auf die Knochenregeneration und Osseointegration. Die Integration der Plasmide erfolgt nur transient in das Genom der umliegenden Zellen, so dass eine Anwendung am Menschen denkbar wäre.