Oral protetik och odontologisk materialvetenskap
Kort beskrivning
Oral protetik och odontologisk materialvetenskap är ett forskningsområde som har en stor spännvidd. Det inkluderar frågeställningar kring alla aspekter av protetiska rehabiliteringar och biomaterial. Våra projekt handlar om implantat- och implantatprotetiska problemformuleringar samt studier av tandstödda protetiska ersättningar. Vi samarbetar med olika nationella och internationella forskningslaborationer och kliniker. Ett särskilt stor fokus finns kring hård- och mjukvävnadsreaktioner till implantat och implantatprotetiska material samt kliniska studier av implantatstödda konstruktioner. Ytmorfologiska analyser av biomaterial är ett annat centralt att fokusområde.
Försvagningsmekanismer hos biodegraderbara metallimplantat
Metalliska material som titan och titan alloyer har sedan lång tid används som kirurgiska implantat inom ortopedi, ansikts- dental- och traumakirurgi för att stabilisera ben och underlätta korrekt position av frakturerat eller av annan anledning skadat ben. Titan och dess alloyer har dokumenterat goda biokompatibla och mekaniska egenskaper. Dessa metaller integrerar väl in i benet, vilket oftast är en fördel men kan också vara en nackdel. Kirurgiska implantat behöver nämligen ofta operativt avlägsnas efter avslutad läkprocess, vilket innebär en ny operation och ett väl integrerat implantat kan då vara svårt att avlägsna. Detta skulle kunna avhjälpas om man använde biodegraderbara implantat och man slipper därtill en andra kirurgisk operation med de risker som kan uppkomma i samband med operativa ingrepp. Magnesium och magnesiumbaserade alloyer är lovande biodegraderbara material. Biodegraderbara material har hittills haft betydligt sämre förmåga att bära last och degraderingshastigheten har varit svår att styra. Kunskap om nedbrytningsprocessen saknas till stor del. Idealt är degraderingsprocessen i fas med nybildandet av ben, implantatet skulle då ersättas gradvis med kroppseget ben. Alltför snabb degradering av implantatet är korrelerat till bildning av vätgas, jonläckage och oönskade biologiska effekter som bennedbrytning och sämre lastbärande förmåga. Tidigare undersökningar med mikro- tomografi har inte medgett tillräckligt god upplösning för att i detalj kunna studera korrosionsprocessen i relation till bennybildning över tid och under statiska samt dynamiska förhållanden. Denna kunskap är helt nödvändig för att framgångsrikt kunna utveckla förbättrade degraderbara material.
Syfte
Att studera gränsskiktet mellan implantat och ben under belastning och över tid.
Material och Metod
Högupplösande bildbehandlingstekniker som Synchrotron tomografi och nanometer focus skanning SAXS/WAXS används i detta projekt liksom konventionell histologi. Utvärdering sker av hur gränsytorna förändras som resultat av implantatkorrosion, hur påverkar korrosionen benformation, hur orienteras hydroxylapatiten, hur sker utmattningsbrott på implantatet, hur nybildas blodkärl i det nya benet? Projektet bygger på ett interdisciplinärt samarbete mellan tyska och svenska forskare (PETRA III i Hamburg och MAX IV i Lund).
Projektfakta
Projektledare
Ann Wennerberg
Faktorer relaterade till kliniska resultat för orala implantat
Orala implantat har gett mycket goda kliniska resultat men problem existerar. I syfte att kunna minimera problem med att t ex implantat lossnar eller att ben resorberas runt implantaten, måste ytterligare forskning om själva osseointegrationsprocessen genomföras. Studier visar att titanimplantat kan ses som främmande element av kroppens försvarsmekanismer och att kliniskt lyckande kan kopplas till immunologiskt svar. Benresorption runt implantatet kan starta som komplikationer till behandlingen med åtföljande immunologiska reaktioner snarare än som en primär sjukdom som man hittills trott.
Syfte
Att öka kunskapen om osseointegrationsprocessen samt analysera kopplingen mellan olika inflammatoriska tillstånd och immunsystemet.
Material och Metod
Projektet består av tre delar. Första delen är en retrospektiv, klinisk studie där man särskilt riktar in sig mot analys av orsaker till implantatförlust, ca 1000 patienter inkluderas i denna del. I andra delen arbetar man djurexperimentellt för att försöka provocera olika immunologiska och inflammatoriska tillstånd som kan ske runt implantat. Den tredje delen är en prospektiv klinisk studie omfattande 100 patienter. Täta patientkontroller under upp till fem års uppföljning sker. Genom biopsier från patienter med problem i form av benresorption kan man använda liknande tekniker i det kliniska som i det experimentella arbetet. Dessa tekniker utgörs av quantitative real-time polymerase chain reaction (qRT-PCR) för analys av molekylära och cellulära immun- och inflammatoriska mediatorer och deras genetiska uttryck. Vidare utförs immunhistokemiska analyser. Indikatorerna från qRT-PCR studier med särskild inriktning mot s k complement-proteiner kommer att jämföras i experimentella och kliniska modeller.
I de preliminära studier som hittills har publicerats har man kunnat påvisa indikationer att titan inte uppfattas som ett inert utan som ett främmande material av kroppen.
Projektfakta
Projektledare
Ann Wennerberg
Nya biomaterial – klinisk förbättring eller ökad risk?
Höft- och knäledsersättningar är en klinisk behandling med mycket hög cost-benefit genom den ökning av patientmobiliteten som blir resultatet av en lyckad operation. De material som används vid kirurgin är inte alltid fullständigt utvärderade ur alla aspekter och teoretiskt skulle därmed vissa biverkningar kunna uppkomma. Ett vanligt material som används i de glidande ytorna i höft/knäledsartroplastik är Zirconia (ZrO2). Inom området diskregeneration används ofta PEEK, som fungerat tillfredställande kliniskt, men utan att materialet har testats för eventuella biverkningar. Resultat från redan utförda och publicerade in vivo analyser utförda inom vår forskningsgrupp indikerar att PEEK ger upphov till kraftiga immunreaktioner och fettcellsdegeneration i närliggande vävnad under en 28 dagars testperiod.
Orala implantat har i likhet med höft- och knäledsplastiker gett goda kliniska långtidsresultat, men faktorer relaterade till patienten, behandlande team, och implantat kan påverka graden av benförlust kring implantaten och frekvensen av implantatförluster över tid. En orsak till komplikationer kan vara partikelfrisättning från implantatkonstruktionerna. I synnerhet verkar Zirconia i kontakt med titan kunna ge upphov till stor partikelfrisättning på grund av slitage under belastning. Ytterligare risk är att användandet av nya implantatmaterial som t ex Zirconia och titanzirconia (TiZr) legeringar ökar, trots att det finns alltför lite kunskap om deras kliniska effekter efter längre uppföljningstid.
Syfte
Projektet studerar kliniska effekter av ovan angivna material, särskilt med avseende på deras förekomst och immunologiska effekter samt det cellulära och molekylära svaret till nya protetiska material.
Material och Metod
Retrospektiva studier för att kliniskt studera utfallet av nya material. Vidare kommer det molekylära och immunologiska svaret i peri-implantär mjukvävnad att utvärderas kring distanser av Zirconia och titan samt implantat av Zirconia, titanzirconia (TiZr) och titan (Ti). Förekomst av slitagepartiklar i vävnaden kommer även att studeras. Analyser av molekylära och cellulära immun- och inflammatoriska mediatorer kommer att analyseras med modern genteknik, svepelektronmicroskopi (SEM) och X-ray photo-electron Spectroscopy (XPS).
Projektfakta
Projektledare
Victoria Franke Stenport
Nya dentala keramer – effekten av kemisk sammansättning och framställningsteknik
Dentala keramer har blivit ett vanligt behandlingsalternativ till metallbaserade tandersättningar. Inom keramområde finns det flera olika materialgrupper, men styrkan hos de kristallina zirkoniamaterialen har vidgat indikationsområdet för keramer som framställs för kronor och broar inom tandvården. Zirkonia har använts för höftproteser inom ortopedin sedan 1980-talet. Under de senaste tio åren har den digitala utvecklingen gjort att man idag kan designa och tillverka helkeramiska konstruktioner helt digitalt, vilket ytterligare har ökat intresset för detta material
Den traditionella kompositionen av zirkoniabaserade keramer har visat goda egenskaper i både kliniska- och prekliniska studier. De två vanligaste komplikationer är att förlust av retention hos kronorna och chipfrakturer av ytporslinet. Nya zirkoniamaterial med en förbättrad estetik finns nu tillgängliga som möjliggör användning utan ytporslin. Dessa nya material har en modifierad kemisk sammansättning jämfört med de tidigare zirkoniamaterialen samt att de nu tillverkas i ökad omfattning med så kallade additiva tekniker jämfört med den tidigare tillverkning som huvudsakligen var fräsbaserad. De nya zirkoniamaterialen är ofullständigt utforskade och det saknas information om hur de fungerar i den orala miljön efter en längre tid samt hur variationer i den kemiska sammansättningen påverkar hållfastheten. Vidare saknas forskning kring hur den nya tillverkningstekniken påverkar materialegenskaperna.
Syfte
Att kartlägga hur modifieringar av sammansättningen och tillverkningsteknik av nya zirkoniamaterial påverkar egenskaper och funktionstid i den orala miljön samt hur man med olika tekniker kan påverka cementbindningen till materialet.
Material och Metod
Monolitiska translucenta kronor cementerad med olika cementtyper kommer att studeras med datorsimulering (finitelementanalys) för att visualisera stressfördelningen hos materialet, underliggande cement och i tanden. Vidare kommer bindningspotentialen till olika zirkoniamaterial med ett 10-metakryloyloxydecyl dihydrogen fosfat-baserad kompositcement att studeras med olika spektoskopiska tekniker. Den kristallografiska strukturen och ytmorfologi kommer att analyseraseras hos provkroppar med olika sammansättning. Provkroppar av olika kemisk sammansättning och tillverkningsteknik kommer att erhålla olika ytbehandling och cementeringsförfarande. Termocykling kommer att genomföras motsvarande åldrande under ett år. Utvärdering av materialens hårdhet, frakturseghet, belastningsstyrka samt bindningsstyrka mellan cement och keram kommer att utforskas.
Projektfakta
Projektledare
Victoria Franke Stenport
Tandtekniska konstruktioner- nya material och framställningstekniker samt utformning
Att förlora sina tänder leder till både ett fysiologiskt och socialt handikapp. Kronor och broar på patientens egna tänder eller på implantat är vanliga lösningar för att återskapa förlorade tänder eller tandsubstans. Tandläkare och tandtekniker diskuterar ofta vilket material som ska användas till patientens konstruktion. De senaste tio åren har präglats av en snabb utveckling av framställningsteknik och material. Den utvecklingen sker framför allt på̊ de tandtekniska laboratorierna, från gjutteknik till fräsning och till additiv tillverkning, där en majoritet av konstruktionerna nu framställs med hjälp av CAD/CAM teknik. De material som används har utvecklats och nya materialgrupper och fler varianter av tidigare material har tillkommit. Konstruktionerna kan framställas i flera olika material, däribland legeringar som kobolt-krom och titan samt keramer som t.ex. litiumdisilikat och zirkonia. Zirkonia är en oxidkeram som tidigare fanns i få varianter och nu har utvecklats och finns bland annat i olika hållfasthet och translucens. Framställning av konstruktionerna kan ske med industriell kontroll via stora produktionscenter med central tillverkning eller direkt på̊ de tandtekniska laboratorierna med mindre fräsmaskiner. För att skapa ett mer tandlikt och estetiskt utseende på konstruktionen kan tandtekniker bränna på ett lager ytporslin på legeringen eller keramen. Vid påbränning av ytporslinet kan skillnaderna i termisk expansion mellan legeringen eller keramen och porslinet påverka passformen negativt, framställningen av legeringen eller keramen kan ge inre spänningar i underkonstruktionen som eventuellt kan påverka passformen vid de höga temperaturer som bron utsätts för under processen.
Syfte
Projektet övergripande syfte är att utvärdera tand- och implantatstödda dentala konstruktioner i olika material framställda med digital teknik utifrån design, passform och hållfasthet.
Material och Metod
Provkroppar av olika material, design och tillverkningstekniker kommer att utvärderas med avseende på passform och hållfasthet samt porslinbindingsstyrka. Passformen kommer att studeras med olika tillgängliga tekniker (koordinatmätningsteknik, svepelektronmikroskopi, optisk mikroskopi, 3D scanning och silikonreplikateknik). Hållfasthet hos de aktuella materialen kommer att karaktäriseras med hjälp av belastningstest, frakturtest, samt test av Vickershårdhet. Frakturanalyser kommer att göras med ljusmikroskop och svepelektronmikroskop.
Projektfakta
Projektledare
Per Svanborg