Titanimplantatens ytstruktur på nanonivå påverkar kroppens inläkningsförmåga

Biomaterialvetenskap/avhandling

Kunskap om hur kroppen reagerar på titanimplantat, när det gäller ”yttopografi”, det vill säga ytans geometriska form, och på minsta mätbara nivå - nanonivå, är i sin linda. Vid in vitro-studier har man kunnat visa på ökad vidhäftning och celldelning med nybildning av osteoblaster, en typ av benceller. Man har även sett en differentiering, eller omvandling, av cellerna till mogna benproducerande celler.

Elekronmikroskopisk bild som visar en cell som direkt interagerar med nanostrukturen på ett titanimplantat efter 12 timmars inläkning. Foto Dimitrios Karazisis

Dimitrios Karazisis

– Huvudsyftet med denna avhandling var därför att undersöka det biologiska svaret i gränssnittet mellan ben och titanimplantat med en kontrollerad yttopografi på nanonivå i levande vävnad. Både det tidiga vävnadssvaret på implantationen i ben och de senare reaktionerna utvärderades, säger Dimitrios Karazisis, läkare och tandläkare, specialist inom Käkkirurgi. Forskare vid ämnesområdet för biomaterialvetenskap (institutionen för kliniska vetenskaper) och vid avdelningen för oral- och maxillofacial kirurgi (institutionen för odontologi) vid Sahlgrenska akademin.

Inflammationsfasen, benregeneration (bennybildning) och remodellering studerades molekylärbiologiskt, först i skenben på råtta och sedan i överkäken på människa.

Dimitrios Karazisis

Studierna utfördes genom screening och fastställandet av mängden specifika gener som representerade olika läkningsfaser. För detta användes kvantitativ polymeras kedjereaktion qPCR (en molekylärbiologisk och biokemisk metod*) och dessa tester sattes i samband med väl strukturerad utvärdering samt biomekanisk testning.

Titanytans nanostruktur minskar inflammationsrisken och ökar stabiliteten i implantatet

– Forskningsresultat från avhandlingen ger detaljerade insikter om de mekanismer på cellnivå som ligger till grund för inläkning av titanimplantat i ben, när dess yta modifieras på nanonivån. Vi såg att modifierade titanimplantat på nanonivå gynnar inläkningen i ben. Läkningen sker snabbare vilket medför att implantaten kan belastas tidigare och även kommande rehabilitering kan ske tidigare vilket är en fördel för patienten.

Sammanfattningsvis ger nanotopografi i sig en dämpning av den första inflammationsreaktionen, ökar bennybildning och aktiviteten hos bencellerna och hämmar nedbrytningen av benvävnaden. Den kombinerade effekten av nano- och mikrotopografi på en titanyta minskar således det inflammatoriska svaret och ökar stabiliteten i implantatet.

  • Polymeraskedjereaktion, på engelska Polymerase Chain Reaction (PCR): är en molekylärbiologisk och biokemisk metod som används för att amplifiera ett exemplar eller ett fåtal kopior av en viss DNA-sekvens över flera storleksordningar, vilket genererar tusentals, och upp till miljontals exemplar av en enskild DNA-sekvens.

Källa: Göteborgs Universitet/Sahlgrenska Academy