Gesichtsimplantate und Biomaterialien

Die Entscheidung über das zu implantierende Biomaterial erfordert ein Verständnis der Histopathologie der Material-Gewebe-Interaktionen sowie der Wirtsreaktion. Alle Implantatmaterialien induzieren die Bildung einer Bindegewebskapsel, die eine Barriere zwischen Implantat und Wirt bildet. Nebenwirkungen sind die Folge einer ungelösten Entzündungsreaktion auf das implantierte Material. Das Implantatverhalten hängt auch von den Konfigurationsmerkmalen der Implantationsstelle ab, wie der Dicke der darüber liegenden Haut, der Vernarbung des Gewebebetts und der Architektur des darunter liegenden Knochens, die die Voraussetzungen für eine Instabilität des Implantats schaffen können. Beispielsweise ist es bei tiefer liegenden und von einer dicken Weichteilschicht bedeckten Implantaten weniger wahrscheinlich, dass sie freigelegt oder verschoben werden. Weitere wichtige Faktoren, wie die Vermeidung von Hämatomen, Seromen und Infektionen sowohl intra- als auch postoperativ, tragen zur Vermeidung von Implantat-Wirt-Interaktionen und zur Erhöhung der Implantatstabilität bei.

Das ideale Implantat

Das ideale Implantatmaterial sollte kostengünstig, ungiftig, nicht antigen, nicht krebserregend, für den Empfänger verträglich und infektionsresistent sein. Es sollte außerdem inert, leicht formbar, dehnbar, leicht zu implantieren und seine ursprüngliche Form dauerhaft beibehalten können. Es sollte sich während der Operation leicht umformen und an die Bedürfnisse der Empfängerstelle anpassen lassen, ohne die Integrität des Implantats zu beeinträchtigen, und resistent gegen thermische Sterilisation sein.

Günstige Oberflächeneigenschaften sind für die Platzierung und Stabilisierung von Implantaten unerlässlich; paradoxerweise erleichtern sie auch das Entfernen und Ersetzen erheblich, ohne das umliegende Gewebe zu schädigen. Die Immobilisierung eines Implantats bedeutet, dass es ein Leben lang an seinem Platz fixiert bleibt. Implantatmaterialien wie Silikonelastomer induzieren die Bildung einer umgebenden Kapsel, die das Implantat an seinem Platz hält, während poröses Polytetrafluorethylen (ePTFE), das weniger stark gekapselt ist, mit minimalem Gewebeeinwuchs fixiert wird. Jede Art der Materialinteraktion mit dem Empfängerorganismus bietet in unterschiedlichen klinischen Situationen spezifische Vorteile. Materialien, die ein starkes Gewebeeinwachsen und eine dauerhafte Fixierung verursachen, sind oft unerwünscht, insbesondere wenn der Patient die Korrektur in den Folgejahren ändern möchte. Der natürliche Kapselungsprozess des Silikons und das minimale Oberflächeneinwachsen bei ePTFE-Implantaten gewährleisten Immobilität und ermöglichen gleichzeitig das Ersetzen der Implantate, ohne das umliegende Weichgewebe zu schädigen.

Eine ideale Implantatform sollte konische Kanten aufweisen, die mit der angrenzenden Knochenoberfläche verschmelzen und so einen nicht tastbaren, unmerklichen Übergang zur umgebenden Empfängerzone schaffen. Ein Kunststoffimplantat, das sich gut an die darunterliegenden Strukturen anpasst, wird noch unbeweglicher. Die Form seiner Außenfläche sollte die natürliche anatomische Konfiguration des Bereichs nachahmen. Das neue Silikonimplantat Conform (Implantech Associates, USA) soll die Kompatibilität mit der darunterliegenden Knochenoberfläche verbessern. Beispielsweise reduzieren Implantate mit einer neuartigen Netzoberfläche das Formgedächtnis des Silikonelastomers und verbessern dessen Flexibilität. Die bessere Anpassungsfähigkeit an unebene Knochenoberflächen verringert die Wahrscheinlichkeit einer Verschiebung und verhindert die Bildung von Totraum zwischen Implantat und darunterliegendem Knochen. Das erneute Interesse an der Forschung und Entwicklung von Biomaterialien hat zur Entwicklung von Verbundimplantaten (bestehend aus Silikon und ePTFE) geführt, die die Vorteile beider Biomaterialien für den Einsatz in der Gesichtschirurgie zu vereinen versprechen (persönliche Mitteilung, Implantech Associates und Gore, 1999).

Biomaterialien für Implantate

• Polymermaterialien/ Monolithische Polymere
  • Silikonpolymere

Silikon hat seit den 1950er Jahren eine lange Geschichte weitverbreiteter klinischer Anwendung mit einem durchgängig hervorragenden Sicherheits- und Wirksamkeitsprofil. Die chemische Bezeichnung für Silikon lautet Polysiloxan. Derzeit kann nur Silikonelastomer mittels 3D-Computermodellierung und CAD/CAM-Technologie (Computer-Aided Design/Computer-Aided Manufacturing) individuell verarbeitet werden. Die Herstellungseigenschaften beeinflussen die Stabilität und Reinheit des Produkts. Je härter beispielsweise das Implantat ist, desto stabiler ist es. Ein Implantat mit einer Härte von weniger als 10 nähert sich den Eigenschaften eines Gels an und „ätzt“ sich mit der Zeit oder verliert einen Teil seines inneren Molekülgehalts. Jüngste Studien zu Silikongel-Brustimplantaten haben jedoch keine objektiven Zusammenhänge zwischen Silikon und der Entwicklung von Sklerodermie, systemischem Lupus erythematodes, systemischer Vaskulitis, Kollagenosen oder anderen Autoimmunerkrankungen gezeigt. Dichtes Silikonelastomer weist eine hohe chemische Inertheit auf, ist hydrophob, extrem stabil und verursacht keine toxischen oder allergischen Reaktionen. Die Gewebereaktion auf ein dichtes Silikonimplantat ist durch die Bildung einer fibrösen Kapsel ohne Gewebeeinwuchs gekennzeichnet. Bei Instabilität oder Platzierung ohne ausreichende Weichteilabdeckung kann das Implantat eine mäßige, leichte Entzündung und möglicherweise Serombildung verursachen. Kapselkontraktur und Implantatdeformation sind selten, es sei denn, das Implantat ist zu oberflächlich platziert oder in Richtung der darüber liegenden Haut gewandert.

• • Polymethylmethacrylat (Acryl)-Polymer

Polymethylmethacrylat-Polymer wird als Pulvermischung geliefert und wird durch Katalyse zu einem sehr harten Material. Die Steifheit und Härte von Acrylimplantaten stellt oft ein Problem dar, wenn große Implantate durch kleine Löcher eingesetzt werden müssen. Das fertige Implantat lässt sich nur schwer an die Kontur des darunterliegenden Knochens anpassen.

• • Polyethylen

Polyethylen kann in verschiedenen Konsistenzen hergestellt werden; die derzeit gängigste Form ist porös. Poröses Polyethylen, auch bekannt als Medpore (WL Gore, USA), ist stabil und verursacht nur minimale Entzündungsreaktionen. Es ist jedoch dicht und schwer formbar. Die Porosität von Polyethylen ermöglicht ein starkes Einwachsen von Bindegewebe, was für eine gute Implantatstabilität sorgt. Es ist jedoch äußerst schwierig, es zu entfernen, ohne das umgebende Weichgewebe zu schädigen, insbesondere wenn sich das Implantat in Bereichen mit dünner Weichgewebebedeckung befindet.

• • Polytetrafluorethylen

Polytetrafluorethylen umfasst eine Gruppe von Materialien mit eigener klinischer Anwendungsgeschichte. Ein bekannter Markenname war Poroplast, das in den USA aufgrund von Komplikationen bei der Anwendung in Kiefergelenken nicht mehr hergestellt wird. Unter starker mechanischer Belastung zerfiel das Material, gefolgt von starker Entzündung, Infektion mit Bildung einer dicken Kapsel und schließlich Ausstoßung oder Explantation.

• • Poröses Polytetrafluorethylen

Dieses Material wurde ursprünglich für die Herz-Kreislauf-Chirurgie entwickelt. Tierstudien haben gezeigt, dass es ein begrenztes Einwachsen von Bindegewebe ohne Kapselbildung und mit minimaler Entzündungsreaktion ermöglicht. Die zeitlich verfolgte Entzündungsreaktion ist im Vergleich zu vielen Materialien für die Gesichtskonturierung vorteilhaft. Das Material eignet sich für die subkutane Gewebeaugmentation und die Herstellung geformter Implantate. Aufgrund des fehlenden signifikanten Gewebeeinwachsens bietet ePTFE Vorteile bei der subkutanen Gewebeaugmentation, da es im Falle einer Infektion remodifiziert und entfernt werden kann.

• Vernetzte Polymere

Netzpolymere wie Marlex (Davol, USA), Dacron und Mersilene (Dow Corning, USA) haben ähnliche Vorteile: Sie lassen sich leicht falten, nähen und formen; sie ermöglichen jedoch das Einwachsen von Bindegewebe, was die Netzentfernung erschwert. Polyamidnetze (Supramid) sind ein Nylonderivat, das hygroskopisch und in vivo instabil ist. Sie verursachen eine schwache Fremdkörperreaktion mit mehrkernigen Riesenzellen, die mit der Zeit zum Abbau und zur Resorption des Implantats führt.

• Metalle

Zu den Metallen zählen vor allem Edelstahl, Vitalium, Gold und Titan. Abgesehen von wenigen Fällen, wie z. B. bei Oberlidfedern oder Zahnrestaurationen, bei denen Gold verwendet wird, ist Titan das Metall der Wahl für Langzeitimplantate. Dies liegt an seiner hohen Biokompatibilität und Korrosionsbeständigkeit, seiner Festigkeit und der minimalen Dämpfung der Röntgenstrahlung bei der Computertomographie.

• Calciumphosphat

Materialien auf Calciumphosphatbasis, auch Hydroxylapatite genannt, stimulieren zwar nicht die Knochenbildung, bieten aber eine Grundlage für das Knochenwachstum aus angrenzenden Bereichen. Die körnige Form von Hydroxylapatitkristallen wird in der Kieferchirurgie zur Augmentation des Alveolarfortsatzes eingesetzt. Die Blockform des Materials dient als Interpositionsimplantat bei Osteotomien. Hydroxylapatit hat sich jedoch aufgrund seiner Fragilität, der schwierigen Formbarkeit und Konturierung sowie der mangelnden Anpassungsfähigkeit an Unregelmäßigkeiten der Knochenoberfläche als weniger geeignet für Augmentations- oder Onlay-Anwendungen erwiesen.

Autografts, Homografts und Xenografts

Die Verwendung von autologen Transplantaten wie Knochen, Knorpel und Fett wird durch Komplikationen an der Entnahmestelle und die begrenzte Verfügbarkeit von Spendermaterial erschwert. Verarbeitetes Knorpelhomograft wird für die Nasenrekonstruktion verwendet, unterliegt jedoch im Laufe der Zeit Resorption und Fibrosierung. Andere Materialien und injizierbare Formen sind kommerziell erhältlich.

Tissue Engineering und Herstellung biokompatibler Implantate

In den letzten Jahren hat sich das Tissue Engineering zu einem interdisziplinären Forschungsgebiet entwickelt. Die Eigenschaften synthetischer Verbindungen werden modifiziert, um Aggregate getrennter Zellen in Empfängerzellen zu transportieren, die neues funktionales Gewebe bilden können. Das Tissue Engineering basiert auf Fortschritten in vielen Bereichen, darunter Naturwissenschaften, Gewebekultur und Transplantation. Diese Techniken ermöglichen die Suspension von Zellen und schaffen so eine dreidimensionale Umgebung für die Bildung einer Gewebematrix. Die Matrix umschließt die Zellen und fördert so den Austausch von Nährstoffen und Gasen, wodurch neues Gewebe in Form eines gallertartigen Materials entsteht. Basierend auf diesen neuen Prinzipien des Tissue Engineering wurden zahlreiche Knorpelimplantate entwickelt, darunter Gelenkknorpel, Trachealringknorpel und Ohrknorpel. Alginat-Injektionen mit einer Spritze wurden erfolgreich zur In-vivo-Knorpelbildung zur Behandlung des vesikoureteralen Refluxes eingesetzt. Dies führte zur Bildung unregelmäßig geformter Knorpelzellnester, die den Rückfluss von Urin verhinderten. Durch Tissue Engineering kann präzise geformter Knorpel hergestellt werden. Derzeit werden verschiedene Arten von konturierten Gesichtsimplantaten entwickelt, die aus immunkompatiblen Zellen und interstitieller Substanz bestehen. Die Einführung solcher Technologien wird die Zahl der Komplikationen in den Spenderbereichen verringern und, wie bei alloplastischen Implantaten, die Operationsdauer verkürzen.

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