Wenn das Zahnimplantat nicht hält: Forschung setzt auf Maßarbeit

Fehlende Zähne werden heutzutage häufig durch Implantate ersetzt. Als künstliche Zahnwurzel, meist aus Titan, werden sie in den Kieferknochen eingesetzt und sollen dort dauerhaft verwachsen. Über ein Verbindungselement lassen sich anschließend Kronen, Brücken oder herausnehmbarer Zahnersatz befestigen. Doch nicht immer verläuft die Einheilung erfolgreich. Manche Implantate verlieren ihren Halt und müssen wieder entfernt werden.

Die Ursachen sind vielfältig. Entzündungen können den Knochen rund um das Zahnimplantat schädigen und zum Gewebeabbau führen. Ungünstige biomechanische Belastungen während der Einheilphase spielen ebenso eine Rolle wie eine altersbedingt oder genetisch bedingt verminderte Knochensubstanz. Diese Faktoren erhöhen das Risiko, dass die künstliche Zahnwurzel keinen dauerhaften Halt im Kiefer findet.

Forschungsverbund FOR 5250 mit klarem Ziel

An dieser Stelle setzt der Forschungsverbund FOR 5250 an. Anders als bei herkömmlichen Standardlösungen verfolgen Medizinerinnen, Mediziner und Ingenieurwissenschaftlerinnen

und -wissenschaftler gemeinsam einen neuen Ansatz: Sie entwickeln personalisierte Zahnimplantate, die individuell auf die Knochensituation der Betroffenen abgestimmt sind und so eine bessere Langzeitstabilität versprechen.

Die medizinische Leitung liegt bei Meike Stiesch, Direktorin der Klinik für Zahnärztliche Prothetik und Biomedizinische Werkstoffkunde an der Medizinischen Hochschule Hannover (MHH). Technische Fragen bearbeitet die Technische Universität Dortmund als Kooperationspartnerin. Im Dezember 2025 hat die Deutsche Forschungsgemeinschaft die Förderung für weitere vier Jahre verlängert und dafür 4,4 Millionen Euro bereitgestellt.

Das Zahnimplantat individuell berechnen und fertigen

„Ein wichtiger Faktor für die Langzeitprognose dentaler Implantate sind mechanische Spannungen im umgebenden Knochen, die durch Kaukräfte ausgelöst werden“, erklärt Stiesch. Um diese Belastungen bereits im Vorfeld bestimmen zu können, setzen die Forschenden auf computergestützte Simulationsverfahren. So lässt sich schon vor der Herstellung berechnen, wie stabil ein geplantes Implantat sein wird.

Mit diesen Berechnungen analysieren die Forschenden mögliche Spannungen und Verformungen. Auf dieser Grundlage legen sie den Innenaufbau des künftigen Zahnimplantats so fest, dass er optimal auf die individuelle Belastungssituation abgestimmt ist. Der entscheidende Schritt ist dabei nicht der 3D-Druck selbst – dieser ist in der Zahntechnik nichts Neues – sondern die patientenspezifische Auslegung des Implantatinneren vor der Fertigung.

Im additiven Fertigungsverfahren wird das Implantat anschließend Schicht für Schicht aufgebaut. Das Ergebnis ist ein sogenanntes gradiertes Zahnimplantat, das speziell auf die Knochenstrukturen und Druckverhältnisse im Kieferknochen der Patientin oder des Patienten zugeschnitten ist. Diese Kombination aus digitaler Vorausberechnung und maßgeschneiderter Fertigung ist der eigentliche Kern der Entwicklung.

Antibakterielle Oberflächen für bessere Einheilung

Neben dem inneren Aufbau ist auch die äußere Oberfläche des Zahnimplantats wichtig für den langfristigen Erfolg. Damit knochenbildende Zellen sich möglichst gut an das Material anlagern können, werden die gedruckten Implantate mechanisch und chemisch bearbeitet. Sandstrahlen und Ätzen sind dabei die eingesetzten Verfahren, die eine optimierte Oberflächenstruktur erzeugen und so das Einwachsen in den Kieferknochen fördern sollen.

Zusätzlich forscht das Team an neuartigen Beschichtungen auf Basis von Magnesium-Legierungen. Diese sollen gleich zwei Aufgaben erfüllen: Zum einen fördern sie die Knocheneinheilung, zum anderen wirken sie antibakteriell. Bakterien der Mundflora, die sich an der Implantatoberfläche festsetzen, können sich zu schwer behandelbaren Biofilmen zusammenschließen und Entzündungen auslösen. Die neuen Legierungen sollen genau das verhindern.

Ältere Patientinnen und Patienten im Fokus

In der ersten Förderphase haben die Forschenden bereits ein Modellsystem für ein verbessertes Standardimplantat entwickelt. In der nun beginnenden zweiten Phase sollen die Berechnungsmodelle weiterentwickelt und auf spezifische Patientengruppen ausgeweitet werden. Ein besonderer Schwerpunkt liegt dabei auf älteren Menschen, deren Kieferknochen durch altersbedingte Abbauprozesse häufig an Stabilität verloren hat.

„Implantate sind eine wunderbare Möglichkeit, funktionsfähigen Zahnersatz zu schaffen, ohne die Nachbarzähne in Mitleidenschaft zu ziehen“, sagt Stiesch. Ihr Team möchte sicherstellen, dass möglichst alle Patientinnen und Patienten Zugang zu einer individuell angepassten, sicheren und langlebigen zahnmedizinischen Versorgung erhalten – unabhängig von Alter oder persönlicher Knochenstruktur.