Verunreinigungen von ­Implantatoberflächen mit Plasma beseitigen

Als Voraussetzung für einen langfristigen Behandlungserfolg ist die Osseointegration in der Implantologie von entscheidender Bedeutung. In diesem Kontext spielt der sogenannte BIC-Wert (bone implant contact) eine zentrale Rolle. Mithilfe eines neuen Verfahrens zur Plasma-Sterilisation lässt er sich zeitsparend und schonend erhöhen.

Die Knochen-Implantat-Kontaktfläche (BIC) stellt ein entscheidendes Kriterium für den Erfolg der Osseoin­tegration und damit der gesamten implantologischen Behandlung dar. Nicht ohne Grund existieren verschiedene Techniken, mit denen die Implantatoberfläche angeraut und somit die Anlagerungsfläche vergrößert wird. So wird beispielsweise beim SLA-Verfahren zunächst eine grobe Sandstrahlung und anschließend eine Säureätzung der Implantate vorgenommen (sandblasted with large grits followed by acid-etching).

Ungünstig können sich jedoch organische Rückstände aus der Produktion und/oder der Verpackung auswirken. Sie verkleinern die effektive Knochen-Implantat-Kontaktfläche. Dies lässt sich allerdings den Implantaten nicht ansehen, und auch Prädikate wie die CE-Kennzeichnung oder „FDA approved“ geben hier nicht die wünschenswerte hundertprozentige Sicherheit.

Oberflächenvergrößerung durch Plasma-Aktivierung

Zur Lösung dieses Problems hat das Unternehmen Plasmapp (Daejeon/Republik Korea), eine neuartige Technologie zur Plasma-Behandlung entwickelt. Das Implantat wird dazu in einer Sterilverpackung unter Vakuum gesetzt (etwa 3 Torr beziehungsweise 1,33 mbar). Dann entlädt sich ein zylindrisches Plasma auf der Implantatoberfläche, wobei es sich um eine sogenannte dielektrisch behinderte Glimmentladung handelt (DBD).

Plasmapp hat aus dieser Technologie eine Produktinnovation für die zahnärztliche Implantologie abgeleitet: Actilink, ein kombiniertes System aus einer Sterilisationseinheit und einer Plasma-Erzeugungs-Einheit. Der Actilink umfasst als kompaktes Gerät die gesamte Hard- und Software. Dazu gibt es auch die benötigten Verbrauchsmaterialien – alles aus einer Hand. Ein Anwendungszyklus umfasse die beiden Schritte [1] Implantat-Verpackung unter Vakuum setzen und [2] Implantatoberfläche mit Plasma behandeln. Dieser Vorgang benötige insgesamt nur etwa eine Minute.

Organische Rückstände auf Implantatoberflächen konnten in der Vergangenheit immer wieder durch REM-Aufnahmen (Rasterelektronenmikroskopie) entdeckt werden. Die Ergebnisse wurden in einschlägigen Veröffentlichungen dokumentiert. Das Problem betraf selbst CE-gekennzeichnete und/oder FDA-zugelassene Produkte. Da sich die Verunreinigungen mit bloßem Auge nicht erkennen lassen, kann dem Implantologen nur ihre zuverlässige Verminderung durch ein validiertes Verfahren die Sicherheit geben, die er sich wünscht. Genau dies leiste der Actilink von Plasmapp. In diesem Gerät durchlaufe ein Implantat innerhalb einer Minute einen Sterilisations-Plasma-Entladungs-Zyklus.

Es wurde festgestellt, dass sich die Verunreinigung durch Kohlenstoff (als Bestandteil der betreffenden organischen Verbindungen) von 26,2 Prozent auf 11 Prozent reduzierte. Dementsprechend stand für den BIC eine von 73,8 auf 89,0 Prozent vergrößerte effektive Oberfläche zur Verfügung. Darüber hinaus steigere sich durch dieses Plasma-Verfahren die Hydrophilie der Implantatoberfläche. Dies wiederum führe zu einer auf das Doppelte vermehrten initialen Adsorption von Fibronektin. 

Als Adhäsivprotein trage es dazu bei, die osteogenetischen Zellen an der Oberfläche des Implantats zu halten und so sein Einwachsen in den Knochen zu fördern. Das Plasma schaffe damit letztlich neue biologische Strukturen. Die zugrunde liegende Technologie wird daher auch als Bio-RAP bezeichnet (regenerative activaton by plasma).

Von der Biologie zur Produktinnovation

Aus der Forschung und Entwicklung von Plasmapp ist mit Actilink ein Komplettsystem mit eigener Hard- und Software hervorgegangen. Im Einzelnen besteht die Hardware aus dem eigentlichen Plasma-Modul inklusive zuführenden Leitungen und einer Kontrolleinheit für den Druck innerhalb der Implantatverpackung. Dazu gehören auch eine Hochspannungs-Energieversorgung zur Plasma-Erzeugung.

Eine elektronische Steuerung und eine darauf abgestimmte Software sorgen laut Hersteller  für ein reibungsloses Durchlaufen des Plasma-Zyklus. Nach dessen Ende wird das Vakuum weiter aufrechterhalten, sodass eine Sekundärkontamination vermieden wird. Das sterilverpackte Implantat kann im Extremfall sogar erst fünf Jahre später unter Bewahrung der Vorteile der Plasma-­Behandlung inseriert werden.

Fazit für die Praxis

Der wesentliche Vorteil des neuen Actilink liege in einer Verminderung organischer Rückstände auf Implantaten aus dem Produktions- oder Verpackungsprozess. Dies gelinge mit der regenerativen Plasma-Aktivierung (Bio-RAP). Im Ergebnis sorge dies für eine deutliche Verbesserung der Voraussetzungen für eine vollständige Osseointegration.

„Wir bringen die Implantologie mit ­innovativer Plasma-Technologie voran“

Der langfristige Erfolg einer Implantation hängt maßgeblich von der Osseointegration ab. Sie kann jedoch durch organische Verunreinigungen auf der Implantatoberfläche erschwert werden. Ein neues Verfahren des südkoreanischen Plasma-Spezialisten Plasmapp hilft dabei, diese Verunreinigungen schnell und unter Erhaltung der Morphologie der Implantatoberfläche zu entfernen. Im Interview erklärt Plasmapp-CEO Dr. Youbong Lim, wie genau die Technologie funktioniert und warum sie sich so einfach in den implantologischen Alltag integrieren lässt.

Herr Dr. Lim, wie man unschwer am Namen erkennen kann, ist Ihr Unternehmen auf den Einsatz von Plasma-Technologie spezialisiert. Wie kam es dazu und was macht Ihr Verfahren so besonders?

Dr. Youbong Lim: Unser Unternehmen wurde 2015 an der renommierten Universität KAIST gegründet. Hier haben wir ein Verfahren zur Niedrigtemperatur-Sterilisation mittels Plasma entwickelt, das auf einer Vielzahl weltweiter Patente basiert. Auf Grundlage dieser innovativen Technologie haben wir mit dem Sterilink zunächst einen Plasma-Sterilisator für ein breites Spektrum zahnmedizinischer Geräte auf den Markt gebracht. Dabei war es uns ausgesprochen wichtig, den Herausforderungen zu begegnen, denen sich Zahnarztpraxen täglich gegenübersehen.

Auf welche Aspekte beziehen Sie sich dabei konkret und inwiefern unterscheidet sich Ihre Lösung von denjenigen anderer Anbieter? 

Lim: In der Zahnarztpraxis spielt die Infektionsprävention eine entscheidende Rolle – in Zeiten einer globalen Pandemie mehr denn je. Vor diesem Hintergrund ist es selbstverständlich, dass die Instrumentensterilisation einen hohen Stellenwert einnimmt. Zum Beispiel bei chirurgischen Handstücken hat man es dabei allerdings nicht selten mit teuren und mitunter temperaturempfindlichen Geräten zu tun. Aus diesem Grund ermöglicht unsere Plasma-Technologie ein Sterilisieren bei niedrigen Temperaturen. Andere auf dem Markt verfügbare Geräte nehmen häufig sehr viel kostbaren Praxisraum in Anspruch und sind darüber hinaus um ein Vielfaches teurer. Unser Sterilink hingegen ist eine kostengünstige Option in einem handlichen Format. Hinzu kommt, dass ein Sterilisationszyklus gerade einmal sieben Minuten in Anspruch nimmt – bei anderen Geräten kann dieser Vorgang gut und gerne eine Stunde dauern.

Auf der diesjährigen Internationalen Dental-Schau (IDS) in Köln hatten Sie aber noch eine andere Innovation im Gepäck. Worum handelt es sich dabei?

Lim: Das stimmt, wir haben auf der IDS erstmals unseren neuen Actilink vorgestellt. Dabei handelt es sich um ein Gerät, mit dem sich Implantatoberflächen von Kohlenwasserstoff-Verunreinigungen säubern lassen. Derartige Verunreinigungen verkleinern die effektive Implantatoberfläche, die für die Osseintegration zur Verfügung steht, und können somit einer erfolgreichen Implantateinheilung im Wege stehen.

Wie genau funktioniert der Actilink?

Lim: Beim Actilink kommt die sogenannte regenerative Plasma-Aktivierung (Bio-RAP) zum Einsatz. Das Ganze funktioniert so: Unter Vakuum wird durch eine Glimmentladung das reinigende Plasma direkt auf der Implantatoberfläche erzeugt. Dadurch gehen anhaftende Verunreinigungen vom festen direkt in den gasförmigen Aggregatzustand über und können abgeführt werden. Messungen konnten zeigen, dass sich die kontaminierte Implantatoberfläche konventioneller SLA-Implantate durch dieses Verfahren von 26,2 Prozent auf 11 Prozent verringern ließ.

Im Umkehrschluss bedeutet das, dass sich die für die Osseointegration verfügbare effektive Oberfläche von 73,8 Prozent auf 89 Prozent erhöht und sich damit der Osseointegrationsprozess erleichtern lässt. Hinzu kommt, dass sich durch unsere Plasma-Oberflächenaktivierung auch die Hydrophilie der Implantatoberflächen dramatisch verbessert. Darüber hinaus sind die Implantatoberflächen nach dem Aktivierungszyklus mit dem Actilink deutlich verbessert und ermöglichen ein besseres initiales Attachement, ein besseres Wachstum und eine bessere Differenzierung der Osteoblasten auf der Implantatoberfläche.

Wie lässt sich der Actilink in den implantologischen Alltag integrieren, und was sollten Implantologen noch über diese Technologie wissen?

Lim: Der Einsatz im Praxisalltag ist denkbar einfach. Wir haben mit dem Actilink ein Gerät entwickelt, das sich nicht nur aufgrund seiner kompakten Abmessungen spielend in jede Praxis einfügt, sondern auch dank äußerst kurzer Zeiten für die Plasma-Oberflächenaktivierung für einen schnellen Workflow sorgt. So dauert der gesamte Vorgang gerade einmal eine Minute! Und da im Actilink-System gleich drei Plasma-Zyklen gleichzeitig und unabhängig voneinander durchgeführt werden können, fügt sich das Vorgehen nahtlos in den implantologischen Workflow ein.

Interessant ist sicherlich auch Folgendes: Trotz der hohen Geschwindigkeit, mit der die Oberflächenreinigung durchgeführt wird, handelt es sich um ein besonders stabiles Vakuumplasma. So kommt es bei der Entfernung von Verunreinigungen mittels Bio-RAP zu keinen morphologischen Veränderungen der Implantatoberfläche.

Weitere Informationen gibt es hier.