In Duitsland worden elk jaar een miljoen tandheelkundige implantaten geplaatst, en vaak moeten ze worden vervangen vanwege problemen zoals weefselinfecties veroorzaakt door bacteriën. In de toekomst, deze infecties worden voorkomen dankzij een nieuwe coating van plasma-implantaten die ziekteverwekkers doodt met behulp van zilverionen.

Bacteriële infectie van een tandheelkundig implantaat is een gevreesde complicatie, omdat het een hoog risico op kaakbotdegeneratie met zich meebrengt. Het implanteren van een kunstmatige tandwortel veroorzaakt een race tussen infectieuze pathogenen en de lichaamseigen cellulaire afweer. Als de bacteriën winnen, ze vormen een biologische film over het titanium om zichzelf te beschermen tegen antibiotica. Zodra het implantaat is gekoloniseerd door ziektekiemen, het resultaat is een ontstekingsreactie, wat kan leiden tot botatrofie.

Om het risico op infectie te verlagen en de effectiviteit van het implantaat op lange termijn te verbeteren, onderzoekers van het Fraunhofer Institute for Manufacturing Technology and Advanced Materials IFAM in Bremen hebben in samenwerking met industriële partners een nieuw type implantaatcoating ontwikkeld. De DentaPlas-coating helpt de groei van bacteriën te voorkomen, waardoor het implantaat goed kan vasthouden en daardoor een snellere en meer permanente binding met het kaakbot vormt. De truc hiervoor ligt in het combineren van oppervlaktematerialen met zowel fysische als chemische eigenschappen. "We hebben de DentaPlas-coating een ruwe textuur gegeven, die de celgroei bevordert, naast het combineren met een hydrofiele plasmapolymeercoating, die vocht aantrekt, " zegt dr. Ingo Grunwald, projectmanager bij het IFAM. Onderzoekers hebben zilveren nanodeeltjes geïntegreerd in de dunne plasmapolymeercoating, die tot slechts 100 nanometer dik is. De zilveren nanodeeltjes lossen over een periode van enkele weken op, en gedurende die tijd geven ze continu kleine hoeveelheden antimicrobiële zilverionen af, die bacteriën doden.

Drie beschermingslagen

"Het DentaPlas systeem bestaat uit drie lagen, met twee plasmapolymeerlagen die een middenlaag van zilver omringen. Binnen deze structuur wordt een biocidereservoir gevormd, en de buitenste laag laat de ionen vrij. Dit is gunstig omdat het direct contact tussen het weefsel en de zilverdeeltjes voorkomt, die giftig kunnen zijn bij blootstelling, ", zegt ontwikkelaar Dr. Dirk Salz. Onderzoekers kunnen de zilverconcentratie aanpassen, evenals de dikte van de lagen en hun porositeit. Hierdoor kunnen de zilverionen de buitenste plasmapolymeerlaag binnendringen gedurende een bepaalde tijd die nodig wordt geacht om de implantaat.Als het zilverreservoir leeg is, er komen geen zilverionen meer vrij, waardoor toxische effecten op lange termijn worden vermeden.

In proeven met afgewerkte implantaten en titanium testmonsters, de IFAM-onderzoekers toonden aan dat de DentaPlas-coating niet alleen antimicrobieel is, maar ook volledig biocompatibel en steriliseerbaar. De testmonsters werden gecoat met behulp van een plasmapolymerisatiefaciliteit bij de IFAM in Bremen. Onderzoekers bevestigden de mechanische stabiliteit en robuustheid van de DentaPlas-coating in proeven met de onderkaakbeenderen van varkens uit slagerijen. Hier, ze onderwierpen de met DentaPlas gecoate implantaten aan de ontberingen om op hun plaats te worden geschroefd met behulp van de instrumenten die in moderne tandartspraktijken worden aangetroffen. De DentaPlas-coating heeft deze stresstest met glans doorstaan. Projectpartner en Fraunhofer spin-off Bio Gate AG heeft de processen voor het coaten van de testmonsters en titaniumschroeven met succes overgedragen aan zijn eigen productiefaciliteiten. Het medisch technologiebedrijf is ook de fabrikant van het DentaPlas drielaags coatingsysteem.