Dr. Krisztián Benedek Csomó und Dr. Ferenc Koppány erhielten den Preis für die innovativste PhD-Arbeit mit dem Titel „Entwicklung einer Methode zur Herstellung einer hydrophilen nanostrukturierten Titanoberfläche“ auf dem im letzten Jahr von der Semmelweis Universität und der Fa. Richter Gedeon organisierten Tag der Innovation.
Die Mehrheit der heute verwendeten Zahnimplantate besteht aus Titan: Der größte Vorteil besteht darin, dass sich bei Kontakt mit Luft eine Titandioxidschicht bildet, die nicht nur vor Korrosion schützt, sondern auch dafür sorgt, dass sich das Implantat in den Körper einbettet, erklärt Dr. Krisztián Benedek Csomó, Facharzt der Klinik für Kiefer- und Gesichtschirurgie und Zahnchirurgie der Semmelweis Universität. Titanimplantate sind im breiten Kreis angewandt, aber es gibt Fälle, in denen ihr Einsatz weniger oder gar nicht empfohlen wird: z. B. bei Diabetikern, die eine langsamere Wundheilung haben, bei Menschen, die sich einer Strahlentherapie in dem Bereich unterzogen haben, oder bei Menschen mit krankheits- oder medikamentenbedingten Knochenheilungsstörungen. „Wir haben begonnen, darüber nachzudenken, wie wir Implantate so verbessern können, dass sie auch bei diesen Risikogruppen sicher verwendet werden können“, sagte Dr. Krisztián Benedek Csomó.
Der Facharzt wies darauf hin, dass die Oberfläche von Zahnimplantaten gerauht ist, damit Knochenzellen leichter an der Oberfläche anwachsen können. Im Gegensatz zu den früheren mikroskopisch kleinen Unregelmäßigkeiten kann man jetzt auch nanoskalige Strukturen schaffen. „Zu diesen Oberflächen gehören einige, die das Infektionsrisiko verringern können. Auf winzigen Unebenheiten können sich unsere Zellen problemlos festhalten und bleiben dort hängen wie ein Fakir auf einem Nagelbett. Bakterien hingegen sind kleiner, und ihre Zellwände werden durch die winzigen Unebenheiten zerrissen, als würde man einen mit Wasser gefüllten Ballon auf dasselbe Nagelbett legen“, betonte der Experte. Er fügte hinzu, dass sich da früher oder später dennoch Bakterien bilden werden, da es unmöglich ist, in der Mundhöhle sterile Bedingungen zu schaffen. Wichtig ist, dem Organismus Zeit zu geben, dies auszunutzen und den Zellen die Möglichkeit zu geben, richtig am Implantat zu haften.
Wie er erklärte, sind die Oberflächen von Titanimplantaten überwiegend hydrophob, d. h. wasserabweisend – hydrophile Implantate sind zwar verfügbar, sie sind aber nicht nur teuer, sondern oft auch umständlich in der Anwendung. „Hydrophile Implantate haben eine viel bessere Heilungschance, weshalb sie bei einem breiteren Patientenkreis eingesetzt werden können. Sie lassen die Proteine leichter anhaften, so dass die Wundheilung schneller ist“ – sagte der Wissenschaftler und erklärte, warum sie sich entschieden haben, ihre Forschung auf die Entwicklung solcher Implantate fokussieren.
Das Ziel von Dr. Krisztián Benedek Csomó und Dr. Ferenc Koppány war es, ein Titanimplantat mit einer Oberfläche zu entwickeln, die im Nanobereich rau bleibt, und auch hydrophil ist. Sie mussten also eine Lösung finden, die die Nanostrukturen der Implantatoberfläche – zum Beispiel ihre bakteriziden Eigenschaften – bewahrt und gleichzeitig ihre Benetzbarkeit verändert. Der gewünschte Effekt wurde schließlich durch das Ansäuern der Oberfläche erzielt: Die Methode wurde in Zusammenarbeit mit Kollegen der Universität für Technologie und Wirtschaft in Budapest und der Fa. Ferr-Váz entwickelt. Sie erklärten, dass sie die Ansäuerung zuvor nicht als mögliches Verfahren in Betracht gezogen hatten, da sie davon ausgingen, dass dadurch Teile in Nanogröße zerstört würden. Die größte Schwierigkeit für die Forscher bestand darin, das richtige Material, die richtige Konzentration, die richtige Expositionszeit und die richtige Temperatur zu finden. Sie berichteten über ihre Forschungen in einem Bericht, der in der Fachzeitschrift Nanomaterials veröffentlicht wurde, und ihre Veröffentlichung wurde unerwartet schnell angenommen. Nun arbeiten sie an der Weiterentwicklung ihres Patents.
„Heutzutage sind Innovationen in der Zahnheilkunde vor allem technischer Natur, meist ändert sich eine bestimmte Methode und ihre Feinheiten, und aus klinischer Sicht ist es schwieriger, die wirklich großen Innovationen zu erkennen. Die Verbindung zwischen Grundlagenforschung und klinischer Praxis fehlt oft. Dabei liegen die Antworten auf die Fragen, die in der Grundlagenforschung gestellt werden, doch oft in der Biologie und Physiologie. Die Implantologie ist ein gutes Beispiel dafür, wo alle 10-15 Jahre ein Paradigmenwechsel ansteht. Wir stehen kurz vor einem solchen Paradigmenwechsel, und der nächste große Sprung nach vorn wird die Forschung zum Thema Hydrophilie sein. Diese haben ebenfalls mit biologischen Grundlagenforschungen begonnen“ – erklärte Dr. Ferenc Koppány, Assistenzprofessor der Klinik für Mund-, Kiefer-, Gesichtschirurgie und Stomatologie.
Zu ihrer gemeinsamen Arbeit sagten Dr. Krisztián Benedek Csomó und Dr. Ferenc Koppány, dass sie seit langem befreundet seien, sie hätten früher in der Klinik zusammengearbeitet, und daraus sei auch die Idee für ihre PhD-Arbeit entstanden. Sie betonten die Bedeutung der Zusammenarbeit zwischen den Universitäten und die Unterstützung von Dr. Zsolt Németh, Direktor der Klinik, und Dr. Árpád Joób-Fancsaly, stellvertretender Direktor der Klinik. Auch die Forschungsunterstützung durch die Fakultät der Universität war für ihre Untersuchungen unerlässlich.
Ihre sich ergänzenden Denkweisen haben ebenfalls zum Erfolg ihrer Arbeit beigetragen. Dr. Ferenc Koppány lässt sich von dem Motto „zurück zu den Wurzeln“ leiten. „Wir sollten die Grundlagenforschung nicht aus den Augen verlieren, denn der Markt tendiert dazu, die Entwicklung in Richtung technisches Know-how zu treiben. Es ist wichtig, immer die einfachste und sinnvollste Lösung anzustreben“, betonte er. Dr. Krisztián Benedek Csomó hingegen wird von Neugierde und einer ständigen Suche nach Entwicklung und Innovation angetrieben. Wie sie betonten, haben sie noch viel Arbeit vor sich, denn sie müssen mit weiteren Untersuchungen und Daten beweisen, dass ihre Methode nicht nur praktikabel, sondern auch nützlich ist, so dass es sich auch für Unternehmen lohnt, solche Implantate zu entwickeln und herzustellen.
Ádám Szabó
Foto: Attila Kovács – Semmelweis Universität
Übersetzung: Judit Szlovák