Einfluss der Bindung und Freisetzung angiogener und osteogener Wachstumsfaktoren von Titanimplantatoberflächen auf die periimplantäre Knochenregeneration
Zahnheilkunde; Mund-, Kiefer- und Gesichtschirurgie
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Das vorliegende Projekt hat gezeigt, dass es durch die Variation von Nukleotidsequenzen möglich ist, stabile Oligonukleotid-Ankerstränge für Implantatoberflächen herzustellen und durch Modifikation der Gegenstrangsequenz die Freisetzungskinetiken zu variieren. Darüber hinaus konnte gezeigt werden, dass zwei verschiedene Ankerstrangsequenzen parallel / simultan auf einer Titanoberfläche verankert werden können, was prinzipiell die Möglichkeit bietet, zwei verschiedene an entsprechend komplementäre Gegenstränge konjugierte biologisch aktive Moleküle mit unterschiedlicher Freisetzungskinetik zu binden. Bei der Synthese der Konjugate mit anderen Wachstumsfaktoren als BMP2 hat sich jedoch gezeigt, dass erhebliche Unsicherheiten bezüglich der Möglichkeit bestehen, verschiedene Gegenstränge an unterschiedliche Wachstumsfaktoren zu konjugieren, so dass hier noch erhebliche methodische Verbesserungen im Syntheseprozess erforderlich sind, um Produkte mit verlässlicher Qualität und Ausbeute zu erhalten. Die in-vivo Applikation dieser Technologie hat zu einer temporären Steigerung des Implantatknochenkontaktes an der Oberfläche von Titanschraubenimplantaten im Nagermodell geführt. Die Tatsache, dass am Ende der Untersuchungsperiode keine Steigerung mehr messbar war, dürfte durch den Einsatz in einem nicht-kompromittierten Knochenmodell bedingt sein, bei dem im Nagermodell eine hohe Leistungsfähigkeit auch in den Kontrollgruppen zu erwarten ist. Die Dosen von BMP2 und VEGF, die auf der Oberfläche mit Hilfe dieser Technologie verankerbar waren, lagen dabei << 1 µg/cm² Implantatoberfläche. Bei dieser Dosierung war die biologische Wirkung auf einen Bereich von wenigen µm von der Oberfläche entfernt begrenzt, eine deutliche Steigerung der periimplantären Knochendichte darüber hinaus war bereits in einem Umkreis von 200 µm nicht messbar. Bei einem dosisbedingt geringen Wirkradius bleibt die Frage einer Steigerung der Wirksamkeit in vivo, bevor ein klinisch relevanter Effekt erwartet werden kann. Da die Gesamtdosis an Wachstumsfaktoren / cm² mit dem vorliegenden Verfahren aus sterischen Gründen vermutlich nicht wesentlich erhöht werden kann, ist eine Steigerung der Wirksamkeit möglicherweise nur durch eine optimal abgestimmte Freisetzung mehrerer Wachstumsfaktoren zu erreichen. Dies erfordert jedoch ein deutlich höheres Maß an Kontrolle über sowohl die in den Syntheseprozessen als auch in vitro an der Implantatoberfläche ablaufenden chemischen und physikalischen Prozesse.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Effect of immobilization of nano-anchored bone morphogenic proteins through oligonucleotides on periimplant bone formation. Eur Cells Mater 2015; 30: 28-40
Schliephake, H, Rublack, J, Förster, A., Schwenzer, B., Reichert, J, Scharnweber, D
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Functionalization of titanium implants using a modular system for binding and release of VEGF enhances bone implant contact in a rodent model. J Clin Periodontol 2015; 42: 302-310
Schliephake, H, Rublack, J, Förster, A., Schwenzer, B., Reichert, J, Scharnweber, D.
