Weisen Keramikimplantate eine geringere bakterielle Besiedlung auf?

Wenn sich auf Implantatmaterialien ein bakterieller Biofilm bildet, kann dies zu Infektionen und schließlich zum Versagen des Implantats führen. Aus diesen Gründen wurden die Anhaftung von Bakterien und die frühe Biofilmbildung bei Zahnrestaurationsmaterialien aus Zirkoniumdioxid im Vergleich zu Titan untersucht.
Studien zeigen eine reduzierte bakterielle Besiedlung und Adhäsion sowie eine verringerte Biofilmbildung auf Keramiken im Vergleich zu Titanimplantaten.
Rimondini et al. (2002) und Scarano et al. (2004) wiesen nach, dass sich nach 24 Stunden auf Zirkonoxidoberflächen in der Mundhöhle gesunder Probanden weniger Bakterien ansiedelten als auf Titanoberflächen. Ähnlich beobachteten Silva et al. (2018) und Wiessner et al. (2023) eine geringere in-vivo-Biofilmbildung auf Zirkonoxid im Vergleich zu Titan nach 48 bzw. 24 Stunden. Roehling et al. (2017) verwendeten Studien-Setups, die die in-vivo-Situation nachbilden – ein Drei-Spezies-Biofilmmodell und ein Modell mit menschlicher Plaque. In beiden in-vitro-Modellen wurde nach 72 Stunden eine signifikant geringere Biofilm-Dicke auf Zirkonoxid im Vergleich zu Titan gemessen, während der Biofilmmetabolismus auf beiden Materialien vergleichbar war.
In vitro detektierten Al-Radha et al. (2012) eine geringere Anhaftung von Streptococcus mitis und Prevotella nigrescens auf Zirkonoxid im Vergleich zu Titan (nach 6 Stunden). Minkiewicz-Zochniak et al. (2021) massen eine schwächere Biofilmbildung von patientenisoliertem S. aureus auf Zirkonoxid im Vergleich zu Titan und CoCr-Legierungen (nach 48 Stunden). Sadid-Zadeh et al. (2020) beobachteten eine reduzierte in-vitro-Biofilmbildung von P. gingivalis und A. actinomycetemcomitans, den Hauptkeimen bei Parodontitis bzw. Periimplantitis, auf Zirkonoxid im Vergleich zu Titan (nach 72 Stunden). Auch Chiou et al. (2023) fanden eine reduzierte frühe Biofilmbildung (nach 3 Tagen) auf Zirkonoxidimplantaten in vitro. Nach längerer Inkubationszeit (14 Tage) war die Bakterienanzahl auf Zirkonoxid- und Titanimplantaten jedoch vergleichbar.
In der S3-Leitlinie zu Keramikimplantaten wird betont: „Die höchste bakterielle Belastung wurde um Titanimplantate festgestellt, gefolgt vom Zirkonoxidimplantat und dem natürlichen Zahn“ (Thiem et al. 2022).
Es ist zu beachten, dass die Oberflächentextur einen erheblichen Einfluss auf die bakterielle Adhäsion an Biomaterialien hat. Generell ist die bakterielle Anhaftung auf glatteren und hydrophileren Oberflächen reduziert. Studien von Lu et al. (2020) und Dutra et al. (2017) verglichen die bakterielle Anhaftung an Zirkonoxidoberflächen unterschiedlicher Rauigkeit (Dutra: 0,13–1,16 µm; Lu: 1,1–205 nm). Die Ergebnisse von Lu et al. (2020) sprachen für die glatte, nanostrukturierte Oberfläche. Dutra et al. (2017) kommen zu dem Schluss, „[…] dass die Y-TZP-Keramik eine geringe Anfälligkeit für bakterielle Adhäsion aufweist – unabhängig von der Oberflächenbeschaffenheit“, und „[…] dass diese geringe Anfälligkeit als Vorteil dieses Materials angesehen werden kann.“
Referenzen
Al-Radha AS, Dymock D, Younes C, O'Sullivan D. Surface properties of titanium and zirconia dental implant materials and their effect on bacterial adhesion. J Dent. 2012;40(2):146-153. doi:10.1016/j.jdent.2011.12.006.
Dutra D, Pereira G, Kantorski KZ, et al. Grinding with diamond burs and hydrothermal aging of a Y-TZP material: effect on the material surface characteristics and bacterial adhesion. Oper Dent. 2017;42(6):669-678. doi:10.2341/16-108-L.
Lu A, Gao Y, Jin T, Luo XC, Zeng QR, Shang ZT. Effects of surface roughness and texture on the bacterial adhesion on the bearing surface of bio-ceramic joint implants: an in vitro study. Ceram Int. 2020;46:6550-6559. doi:10.1016/jceramint.2019.11.139.
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Chiou LL, Panariello BHD, Hamada Y, Gregory RL, Blanchard S, Duarte S. Comparison of in vitro biofilm formation on titanium and zirconia implants. Biomed Res Int. 2023;2023:8728499. doi:10.1155/2023/8728499.
Rimondini L, Cerroni L, Carrassi A, Torricelli P. Bacterial colonization of zirconia ceramic surfaces: an in vitro and in vivo study. Int J Oral Maxillofac Implants. 2002;17(6):793-798.
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Sadid-Zadeh R, Willis J, Forgo G, Haraszthy V. Comparative analysis of biofilm formation on materials used for the fabrication of implant-supported prostheses. Braz Dent J. 2020;31(4):380-384. doi:10.1590/0103-6440202003385.
Scarano A, Piattelli M, Caputi S, Favero GA, Piattelli A. Bacterial adhesion on commercially pure titanium and zirconium oxide disks: an in vivo human study. J Periodontol. 2004;75(2):292-296. doi:10.1902/jop.2004.75.2.292.
Silva TSO, Freitas AR, Pinheiro MLL, do Nascimento C, Watanabe E, Albuquerque RF. Oral biofilm formation on different materials for dental implants. J Vis Exp. 2018;(136):57756. doi:10.3791/57756.
Thiem DGE, Stephan D, Kniha K, et al. German S3 guideline on the use of dental ceramic implants. Int J Implant Dent. 2022;8(1):43. doi:10.1186/s40729-022-00445-z
Wiessner A, Wassmann T, Wiessner JM, et al. In vivo biofilm formation on novel PEEK, titanium, and zirconia implant abutment materials. Int J Mol Sci. 2023;24(2):1779. doi:10.3390/ijms24021779.
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