Titan als Implantatmaterial

Titan als Implantatmaterial
Geschichte und Vorkommen
Titan
Titanium		 Titan wurde 1791 in England durch den Geistlichen und Amateurchemiker William Gregor im Titaneisen bemerkt. Mehrere Jahre später entdeckte es der deutsche Chemiker Heinrich Klapproth im Rutilerz erneut. 1795 benannte er das neue Element Titan.
Reines Titanmetall (99,9 %) stellte man erstmals 1910 her. Erst die Einführung der großtechnisch durchgeführten Reduktion von Titantetrachlorid mit Magnesium (1946) erschloss das Titan für kommerzielle Anwendungen.

Titan kommt in der Lithosphäre nur in Verbindungen mit Sauerstoff als Oxid vor. Es ist keineswegs selten, steht es doch an 10. Stelle der Elementhäufigkeit. Meist ist es aber nur in geringer Konzentration vorhanden. Die Hauptvorkommen liegen in Australien, Skandinavien, Nordamerika und Malaysia.
Verwendung
Implantat
Zahnheilkunde		 Die Verwendung von Titan in der Industrie: Legierungsbestandteil von Stahl. Es verleiht Stahl eine hohe Zähigkeit, Festigkeit und Duktilität. Titanstähle haben auch ein gutes Verhältnis von Gewicht zu Festigkeit. Da Titan bei hoher Festigkeit extrem leicht ist, wird es auch in der Herstellung von Flugzeugen und Raumschiffen verwendet.
Als Biomaterial in der Medizintechnik ist Titan vor etwa 20-30 Jahren als Implantat in Frage gekommen (Zahnimplantate), wegen seiner sehr guten Korrosionsbeständigkeit im Gegensatz zu anderen Metallen. In der chirurgischen Orthopädie bei metallischen Beinprothesen (künstliche Hüftendoprothesen)und Hüftkopfersatz, Kniegelenksersatz nach Arthrose wird es massenhaft eingesetzt.
Das Zahnimplantat
Implantat
Zahnimplantat		 Zahnimplantate sind in den Kieferknochen eingesetzte Fremdkörper. Durch ihre Verwendbarkeit als Träger von Zahnersatz übernehmen Zahnimplantate die Funktion künstlicher Zahnwurzeln. Hierbei werden sie im allgemeinen in den Kieferknochen eingedreht (über ihr Schraubgewinde) oder einfach eingesteckt. Sie verbinden sich innerhalb von 3 bis 6 Monaten mit dem umgebenden Knochen zu einer festen, äußerst belastungfähigen Trägereinheit (Osseointegration). Zahnimplantate werden immer dann eingesetzt, wenn natürliche Zähne zur Aufnahme einer Überkronung (Einzelkrone) oder als Brückenpfeiler für die Überbrückung einer Zahnlücke durch eine Brücke fehlen. Auf die (meistens abschraubbaren) Pfeiler der Implantate können dann einzelne Zahnkronen geschraubt oder zementiert werden.
Titan als Implantat
Implantat oberflache
Oberfläche Implantat		 Die meisten Zahnimplantate bestehen üblicherweise aus Titan. Nachdem das Implantat in den Kieferknochen eingebohrt ist, erfolgt die Osseointegration (Verbindung von Knochen und Implantat). Hierbei spielt die mikromorphologische Oberflächengestaltung eine Schlüsselrolle. Sie muss mit einer Mikro-Porentiefe von durchschnittlich 5µ bis 100µ aufgeraut sein. Die makromorphologische Gestaltung (Implantatform) hat nur Auswirkungen auf die Qualität ihrer chirurgischen Verarbeitbarkeit. Die Verbindung zwischen der Titanoberfläche und dem Knochen ist unter normalen, infektionsfreien Umständen in vielerlei Hinsicht am zuverlässigsten. Dies liegt daran, dass Titan eine direkte molekulare Verbindung mit dem Knochen eingeht. Dies ist bei anderen Materialien nicht der Fall.
Während Einheilzeit heilt die Knochenwunde um das Implantat. Zunächst bildet sich im Knochen ein kleiner Bluterguss, den der Patient meist nicht bemerkt. In diesem Bluterguss werden vom Körper neue kleine Gefäße und später ein Narbengewebe gebildet, in dem nach einiger Zeit knochenbildende Zellen (Osteoblasten) ein weiches Knochenvorläufergewebe (Osteoid) herstellen, das sich dann in harten Knochen verwandelt. Dadurch wird der kleine Spaltraum zwischen Implantat und Wand des Bohrlochs aufgefüllt und das Implantat vom umgebenden Knochen bis in die kleinsten Poren seiner Oberfläche umschlossen. Dazu bilden die kleinen Knochenbälkchen flächenartige Verbindungen, die auf der Implantatoberfläche ansetzen und das Implantat halten. Nach 90 Tagen hat das Implantat bereits mit ungefähr 80-90% seiner Oberfläche festen knöchernen Kontakt. Diesen Vorgang nennt man "Osseointegration (Branemark) oder auch "ankylotische Einheilung (Donath). Er hat viel Ähnlichkeit mit der Heilung eines Knochenbruchs. Je nach Gestalt und Material der Implantatoberfläche läuft er mehr oder weniger schnell ab.
 
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Anatomie der Zähne
Anatomie des Kiefers
Implantation