Hoppa till huvudinnehåll
Bild
Cell interacting with surface
Elekronmikroskopisk bild som visar en cell som direkt interagerar med nanostrukturen på ett titanimplant efter 12 timmars inläkning.
Foto: Dimitrios Karazisis
Länkstig

Dimitrios Karazisis - Titanimplantatens ytstruktur på nanonivå påverkar kroppens inläkningsförmåga

Dimitrios Karazisis disputerade den 11 juni 2021 inom ämnet biomaterialvetenskap vid institutionen för kliniska vetenskaper, Sahlgrenska akademin.

Titel på avhandlingen: On osseointegration in response to controlled surface nanotopography

Länk direkt till avhandlingen

Titanimplantatens ytstruktur på nanonivå påverkar kroppens inläkningsförmåga

Bild
Dimitrios Karazisis, läkare och tandläkare, specialist inom käkkirurgi.
Foto: Zoe Karazisis

Kunskap om hur kroppen reagerar på titanimplantat, när det gäller ”yttopografi”, det vill säga ytans geometriska form, och på minsta mätbara nivå - nanonivå, är i sin linda. Vid in vitro-studier, det vill säga studier utanför kroppen i cellodlingar, har man kunnat visat på ökad vidhäftning och celldelning med nybildning av osteoblaster, en typ av benceller. Man har även sett en differentiering, eller omvandling, av cellerna till mogna benproducerande celler. Men detta behöver nödvändigtvis inte avspegla det som sker i den mer komplexa in vivo-omgivningen, det vill säga reaktionerna i den verkliga kroppen.

- Huvudsyftet med denna avhandling var därför att undersöka det biologiska svaret i gränssnittet mellan ben och titanimplantat med en kontrollerad yttopografi på nanonivå i levande vävnad. Både det tidiga vävnadssvaret på implantationen i ben och de senare reaktionerna utvärderades, säger Dimitrios Karazisis, läkare och tandläkare, specialist inom käkkirurgi. Forskare vid ämnesområdet för biomaterialvetenskap (institutionen för kliniska vetenskaper) och vid avdelningen för oral- och maxillofacial kirurgi (institutionen för odontologi) vid Sahlgrenska akademin.

Inflammationsfasen, benregeneration (bennybildning) och remodellering studerades molekylärbiologiskt, först i skenben på råtta och sedan i överkäken på människa.

Cell interacting
Elekronmikroskopisk bild som visar en cell som direkt interagerar med nanostrukturen på ett titanimplant efter 12 timmars inläkning.
Foto: Dimitrios Karazisis

Studierna utfördes genom screening och fastställandet av mängden specifika gener som representerade olika läkningsfaser. För detta användes kvantitativ polymeras kedjereaktion qPCR (en molekylärbiologisk och biokemisk metod*) och dessa tester sattes i samband med väl strukturerad utvärdering samt biomekanisk testning. 

Titanytans nanostruktur minskar inflammationsrisken och ökar stabiliteten i implantatet

- Forskningsresultat från avhandlingen ger detaljerade insikter om de mekanismer på cellnivå som ligger till grund för inläkning av titanimplantat i ben, när dess yta modifieras på nanonivån. Vi såg att modifierade titanimplantat på nanonivå gynnar inläkningen i ben. Läkningen sker snabbare vilket medför att implantaten kan belastas tidigare och även kommande rehabilitering kan ske tidigare vilket är en fördel för patienten.

Sammanfattningsvis ger nanotopografi i sig en dämpning av den första inflammationsreaktionen, ökar bennybildning och aktiviteten hos bencellerna och hämmar nedbrytningen av benvävnaden. Den kombinerade effekten av nano- och mikrotopografi på en titanyta minskar således det inflammatoriska svaret och ökar stabiliteten i implantatet.

MER FAKTA

  • Tandimplantat: är skruvar av titan som opereras in i käkbenet. Implantatet fungerar som en konstgjord tandrot på vilken en eller flera kronor kan fästas. Titan är en metall som har en unik förmåga att växa fast i käkbenet och går bra ihop med kroppens vävnader. (Källa Folktandvården VGR)
  • Polymeraskedjereaktion, på engelska Polymerase Chain Reaction (PCR): är en molekylärbiologisk och biokemisk metod som används för att amplifiera ett exemplar eller ett fåtal kopior av en viss DNA-sekvens över flera storleksordningar, vilket genererar tusentals, och upp till miljontals exemplar av en enskild DNA-sekvens. (Källa Wikipedia)
INFORMATION OM DISPUTATIONEN

Handledare: Lars Rasmusson
Biträdande handledare: Peter Thomsen, Omar Omar och Sarunas Petronis

Opponent:  Ståle Petter Lyngstadaas, Universitetet i Oslo, Norge
Betygsnämnd:  Bengt Hasseus,  Gemma Mestres Beá och Victoria Franke Stenport