Knochenersatzmaterialien

Vor dem Hintergrund eines erhöhten Aufwandes bei der Verwendung von körpereigenem Knochen, gerade bei kleineren Kieferdefekten, wurden zahlreiche künstliche Knochenersatzmaterialien („alloplastischer Knochenersatz“) entwickelt. Diese sind biokompatibel und für den Patienten sehr gut verträglich. Die gängigen Knochenersatzmaterialien (KEM) sind steril verpackt, in verschiedenen Darreichungsformen jederzeit einsetzbar und weisen für viele Indikationen ähnliche Erfolgsquoten wie die Verpflanzung von körpereigenem Knochengewebe auf.

Das Angebot an KEM ist sehr variationsreich und erstreckt sich von nanokristallinen Pasten über Granulate unterschiedlicher Korngrößen und Oberflächen bis hin zu Formteilen (Würfel- und Kegelvarianten).

Xenogenes Knochenersatzmaterial (vom Rind) als Granulat und Formkörper

Ein wichtiger Aspekt bei der Wahl eines geeigneten KEM ist seine Standdauer bzw. die Resorbierbarkeit, die vor allen durch die chemische Zusammensetzung vorgegeben wird. Bei den gängigen KEM handelt es sich hauptsächlich um anorganische Kalziumphosphat-Verbindungen. Beim Material TCP (kleinpartikuläres Trikalziumphosphat) ist die Um- und Abbauphase besonders schnell, während KEM mit einer Hydroxylapatit-(HA-)Phase nur sehr langsam resorbiert werden – dies ist in vielen Fällen erwünscht.

Die Herkunft derartiger künstlicher Knochenersatzmaterialien ist unterschiedlich. Wenn sie von organischen Grundsubstanzen (z.B. Algengerüste, Rinderknochen) abstammen, werden sie denaturiert. Dadurch verlieren sie ihre antigenen und potenziell infektiösen Eigenschaften. Sie können jedoch auch rein synthetisch, aus anorganischen Grundsubstanzen, gewonnen werden.

Die meisten Knochenersatzmaterialien haben vor allem osteokonduktive Eigenschaften. Das bedeutet, dass das Material die Funktion eines Platzhalters hat sowie eine Gerüstfunktion übernimmt. Das regenerative Ergebnis hängt von der Beschaffenheit des Lagergewebes bzw. der Qualität des umgebenden Knochens ab. Dieser nutzt die künstliche KEM-Matrix, um dort hineinzuwachsen (Regeneration von der Peripherie aus).

Die Abbildungen zeigen elektronenmikroskopische Aufnahmen eines bovinen (= vom Rind) KEM mit einer dem menschlichen Knochen sehr ähnlichen Ultrastruktur.

Osteokonduktion: Die Grafiken veranschaulichen die schrittweise Durchbauung des KEM mit Gefäßen und letztendlich neuem Knochengewebe.

Osteoinduktive Knochenersatzmaterialien enthalten zusätzlich Wachstumsfaktoren und/oder Botenstoffe wie z.B. BMPs (bone morphogenetic proteins). Dadurch sind sie in der Lage, aus sogenannten Vorläuferzellen des Patienten selbst neuen Knochen zu bilden. Sie ermöglichen somit eine schnelle knöcherne Regeneration (aus der Mitte des KEM heraus), werden aber aufgrund der sehr hohen Kosten de facto nicht eingesetzt.

Eine weitere Möglichkeit ist die Zugabe von venösem (Patienten-)Blut mit seinen wertvollen Wachstumsfaktoren und Botenstoffen.

So verlockend der Einsatz von Knochenersatzmaterialen auch sein mag, es muss immer bedacht werden, dass die eingebrachten Stoffe zunächst „Fremdkörper“ sind. Daher werden sie anfänglich nicht von Blutgefäßen versorgt und entsprechend kaum von körpereigenen Abwehrstoffen oder evtl. auch einem Antibiotikum erreicht. Gerade während der initialen Einheilphase ist die Gefahr eines Infektes mit Verlust des Augmentates somit erhöht.

Daher gilt es, vor dem Einsatz derartiger KEM, die Vor- und Nachteile der unterschiedlichen Verfahren sorgfältig individuell abzuwägen.