Einleitung:

Aufgrund fehlender Kraft, resultierend aus Zug und Druck auf das Parodont, kommt es nach Verlust eines Zahnes zur Atrophie des Alveolarfortsatzes. Bei der Implantation kann es dementsprechend zu Komplikationen mit angrenzenden anatomischen Strukturen oder unzureichendem Knochenangebot in vertikaler und horizontaler Dimension kommen. Diese Problematik wird mit der Guided tissue regeneration (GTR), also Regeneration eines vertikalen Knochendefektes am Zahn, oder Guided bone regeneration (GBR), also Knochenaufbau am zahnlosen Kiefer oder Implantat, umgangen. Der Knochenaufbau der beschriebenen Defekte wird folgend von einer Membran bedeckt, um eine mechanische Barriere gegenüber schnell proliferierendem Fibroblasten zu schaffen, als Schutzfunktion, Platzhalterfunktion, Matrixfunktion und zur Stabilisierung des Augmentats. Im Vergleich zu momentan genutzten synthetischen Polymeren, bietet das gut untersuchte Strukturprotein Fibroin, gewonnen aus den Seidenkokons des Maulbeerseidenspinners Bombyx mori (B. mori), eine bessere Biokompatibilität. Außerdem wird die Granulation während der Wundheilung beschleunigt und ermöglicht als resorbierbarer Träger das Einbringen unterschiedlicher Zelltypen. Die Resorption läuft dabei, ohne Anstieg des pH-Wertes, proteolytisch ab. Grade die Matrixfunktion und Stabilisation ist ohne eine weitere stabilisierende Struktur erschwert. Herkömmliche Gitterstrukturen aus Titan sind postoperativ aufgrund ihrer Osseointegration schwer zu entfernen, darüber hinaus muss dies in einem weiteren operativen Eingriff aufwendig entfernt werden. Magnesium hingegen würde aufgrund seiner Resorbierbarkeit einen weiteren Eingriff vermeiden und schwächt zudem Entzündungs- und Abstoßungsreaktionen ab (Abb. 1 A-B). 

Das Ziel dieser Arbeit lag in der präklinischen Evaluierung einer vollständig resorbierbaren magnesiumverstärkten Seidenfibroin-Membran für die spätere Anwendung in der GBR/ GTR Therapie [4-8].

Material & Methoden:

In einem Tierversuch (N044/2020) wurden verschiedene Varianten der Fibroinmembran mit und ohne Magnesiumverstärkung gegenüber herkömmlichen Kollagenmembranen und ebenfalls mit Magnesium stabilisiertem Kollagen im Aachener Miniatur-Schweine Modell in vivo getestet. Der Versuchsaufbau sah 3 Gruppen à 4 Tiere vor, plus 1 Versuchstier in Gruppe 3 (N=13). Auf Grundlage der Empfehlung der ISO 10993-6 wurde der Zeitpunkt der Euthansierung festgelegt, woraus sich Standzeiten von 4, 8 und 12 Wochen ergaben.

Per Trepanbohrer wurden standardisierte Knochendefekte D= 10mm links- und rechtsseitig an der Mandibular nach extraoral im Mindestabstand von 1 cm gesetzt. Hauptzielgrößen in der Bewertung über X-CT und Histologie waren: Degradationsverhalten, Raumbildung durch Wasserstoffgas und Knochenneubildung/ Knochenzuwachs.

Ergebnisse:

• Die X-CT Analyse zeigt eine gute ossäre Regeneration der gegossenen und gesponnenen Fibroin-Membran nach 12 Wochen, ersichtlich durch geringere Restspaltenbreite, bei der vier von fünf Tieren eine fast vollständige Einheilung zeigten (Abb. 2 und 3).
• Histologisch erweist sich eine initial verzögerte Degradation des Magnesium-Gerüstes, mit dennoch ähnlichem Degradationsniveau nach 12 Wochen (Tab. 1). In Korrelation folgt das Maximum der Raumbildung durch Wasserstoffgas ebenfalls verspätet und erreicht sein Peak nach 8 Wochen (Tab. 2).
• Bei der Fibroin Membran regeneriert der Knochen nach 4 Wochen besser als bei Kollagen, nach 12 Wochen scheint die Knochenbildung bei den Kollagenmembranen die des Seiden-Fibroins überholt zu haben. Final, bis auf eine Ausnahme, sind die Defekte nach 12 Wochen im Präparat bei allen Materialien zu mind. 80% wieder verknöchert (Tab. 3).
• Eine Fremdkörperreaktion konnte histologisch anhand der gewonnenen Organpräparate ausgeschlossen werden.