Du er her: AU » Om AU » Science and Technology » RØMER » Hurtigere bid i nye tænder

Hurtigere bid i nye tænder

En ny type belægning beriget med grundstoffet strontium kan få kunstige tandrødder, hofteled og andre implantater til at gro fast i knoglerne meget hurtigere end hidtil muligt, og dermed mindske patienternes gener betydeligt.

En ny overfladebehandling indeholdende strontium kan gøre tandimplantater tyggeklare langt hurtigere end hidtil. Foto: Colourbox.

Af Peter F. Gammelby

Med den nye strontium-berigede overflade vil tandimplantater i fremtiden sandsynligvis kunne indopereres og gøres tyggeklare i samme ombæring.

Det vil være et stort fremskidt i forhold til i dag, hvor patienter kan vente to-tre måneder (nogle endda op til ni måneder) fra de har fået implanteret en titanium-skrue i kæben, til de kan få monteret en porcelænskrone på den. Knoglevævet skal nemlig have tid til at hele og vokse sammen med implantatet, så det kan tåle at blive belastet.

”Strontium har den egenskab, at det både stimulerer knoglevæksten og har en anti-inflammatorisk effekt. Vore studier tyder på, at belægningen også hæmmer de signaler, der normalt ville få kroppen til at afstøde et implantat, der er udsat for mikrobevægelser,”forklarer Ole Zoffmann Andersen, som har været en af hovedkræfterne bag udviklingen af metoden til at inkorporere strontium i en belægning på implantater.

Det har han gjort som en del af sit ph.d.-studium på Interdisciplinary Nanoscience Center (iNANO), Aarhus Universitet, med støtte fra Højteknologifonden og i konsortium med Teknologisk Institut og Elos Medtech Pinol A/S.

Stort marked at operere på

Sidstnævnte er, som navnet antyder, et firma i medicinal-branchen, og dets interesse for opfindelsen er ganske naturlig.

Verden over indsættes omkring 10 millioner tandimplantater om året.  Og selv om det måske ikke er alle patienter, der vil kunne få implantat og krone på i samme operation, vil den kortere ventetid under alle omstændigheder være en fordel for både patienter og tandlæger.

Det samme vil formentlig gælde patienter med nye hofteled, skruer, plader og andre typer knogleimplantater, som altså ikke behøver at være sygemeldt så længe som med den nuværende teknologi.

Det er dog værd at bemærke, at der også er ventetid på den nye type overfladebehandling, om end af andre grunde.

Foreløbig er den kun afprøvet i en rottemodel, og inden de kliniske forsøg (altså på mennesker) kan begynde, skal metoden også afprøves på kaniner. Der går nok fem år, inden den kommer på markedet.

Ole Zoffmann Andersen har som en del af sit ph.d.-studium været en af hovedkræfterne i udviklingen af en ny strontium-beriget belægning af implantater. Foto: Lars Kruse, AU Kommunikation

Strontium i små doser

Strontium er et grundstof, som forekommer naturligt i vand og føde, og det har længe været kendt, at det har en gavnlig effekt på knogledannelse. Det bruges således allerede i lægemidlet Strontiumranelat til behandling af knogleskørhed (osteoporose), om end der er mistanke om, at denne behandling giver en øget risiko for at udvikle hjerte-kar-problemer.

”Men det er ved høje koncentrationer i forbindelse med systemisk behandling. Vores overfladebehandling udvasker meget små doser strontium, og den gør det lokalt i den knogle, den er i kontakt med. Det er ikke sandsynligt at det vil påvirke organismen,” forklarer Ole Zoffmann Andersen.

I samme omgang afliver han en anden risiko for forveksling: grundstoffet strontium er ikke det samme som den radioaktive isotop strontium 90, som er et biprodukt af en atomspaltningsproces.

Osteoklaster og osteoblaster

Hvad er det så ved strontium, der får knogler til at heles hurtigere?

Svaret er, at strontium påvirker balancen mellem to særdeles vigtige celletyper i vore organismer: osteoklaster, der nedbryder knoglevæv, og osteoblaster, der bygger nyt knoglevæv.

Vores knoglevæv bliver hele tiden remodelleret i takt med, at der opstår mikroskopiske brud i dem. Vores immunforsvar sætter osteoklasterne i gang med at nedbryde det beskadigede knoglevæv, hvorefter osteoblasterne bygger nyt.

Knogleskørhed opstår, når der er ubalance mellem de to celletyper, så osteoklasterne nedbryder mere end osteoblasterne kan nå at genopbygge.

Strontium hæmmer på én gang osteoklasterne og stimulerer osteoblasterne – samtidig med at det stimulerer produktionen af osteoblaster via celler fra knoglemarven.

Verden over indsættes omkring 10 mio. tandimplantater om året. Foto: Ryan Dresner, Elos Medtech

Ikke kun på metal

Ole Zoffmann Andersen og konsortiet er ikke de første, der forsøger sig med at frigive strontium fra overfladen på implantater.

”Men vi er længst fremme. Vi har udtaget to patenter: ét på coating af titanium med et strontiumholdigt lag og ét på et keramisk materiale, der udvasker strontium i samme mængder som coatingen på titanium,” siger han.

Titanium er særdeles velegnet til implantater, men hvis man i stedet bruger hvide keramiske materialer – som f.eks. zirconium-oxid – kan man undgå de kosmetiske gener ved, at gummevævet bliver lidt mørkfarvet i det område hvor titaniumimplantatet trænger igennem, hvilket opleves som en skygge i området under keramikkronen.

Atom-tynde lag på lag

Hvordan får man så en kunstig tandrod til at udskille præcis den rette mængde strontium i præcis den rette periode til, at det omgivende knoglevæv opfører sig præcist som man vil have det til?

For at få den rette effekt skal belægningen frigive relativt små mængder af strontium over en længere periode. Den udviklede overflade frigiver strontium i en mængde der måles i mikrogram pr. cm2 over en periode på 14 dage, og dosis aftager langsomt mod enden af forløbet.

Det opnår man ved at skabe det rette samspil mellem belægningens struktur og indhold af strontium. Overfladelaget skal være nanoporøst, så det har en større overflade at afgive strontium fra.

Selve belægningsprocessen foregår ved hjælp af en såkaldt PVD-teknologi (Physical Vapour Deposition): implantaterne placeres i et vakuum-kammer sammen med faste plader indeholdende strontium, titanium og ilt. Når argon-ioner fra et plasma accelereres mod pladerne inde i kammeret frigives atomer fra pladerne. Disse atomer bevæger sig derefter mod implantatoverfladen, hvor de kondenserer og danner et lag. På deres vej frem mod implantatoverfladen støder de frigivne strontium-atomer ind i argon-atomerne og bremses dermed op, så de ikke har energi til at flytte sig, når først de har sat sig på implantatet. Derved undgår man at få en helt kompakt overflade – den bliver lige præcis så porøs som man ønsker.

Forsøgene har vist, at belægninger på 1000-1500 nanometer giver de bedste resultater. Det tager typisk omkring 10 timer at opnå med den nuværende opsætning, men dette forventes at kunne reduceres betydeligt.

”Vi har allerede nu på Teknologisk Institut et system, der kan coate omkring 1500 implantater ad gangen. Planen er at indgå aftaler med implantatproducenter, som eventuelt vil aftage produkter som vi producerer, eller måske selv kunne tænke sig at producere coatingen på licens,” forklarer Ole Zoffmann Andersen.

Henvendelse om denne sides indhold: 
Revideret 11.04.2014

Her finder du Science and Technology

KONTAKTINFORMATION

Science and Technology
Aarhus Universitet
Bygning 1431
Nordre Ringgade 1
8000 Aarhus C
E-mail: scitech@au.dk
Tlf. 8715 0000
Fax: 8715 2068

NUMRE

CVR-nr: 31119103
P-nr: 1009828059
EAN-numre: www.au.dk/eannumre

Aarhus Universitet
Nordre Ringgade 1
8000 Aarhus C

E-mail: au@au.dk
Tlf: 8715 0000
Fax: 8715 0201

CVR-nr: 31119103
EAN-numre: www.au.dk/eannumre

AU på sociale medier
Facebook
LinkedIn
Twitter
YouTube

© — Henvendelser til webredaktør

Cookies på au.dk