Eingegangen: 16. Juli 2019; Angenommen: 19. August 2019; Veröffentlicht: 22. August 2019

Zusammenfassung: (1) Hintergrund: Ziel dieser Arbeit war es, die Sauberkeit klinisch gut dokumentierter Implantatsysteme mit Implantaten zu vergleichen, die ein sehr ähnliches Design aufweisen. Die Hypothese lautete, dass drei etablierte Implantatsysteme von Dentsply Implants, Straumann und Nobel Biocare nicht nur mit einem höheren Maß an Oberflächenreinheit hergestellt wurden, sondern auch über eine deutlich umfassendere veröffentlichte klinische Dokumentation verfügten als ihre entsprechenden Nachahmerprodukte von Cumdente, Bioconcept und Biodenta, die eine ähnliche Geometrie und Oberflächenstruktur aufweisen. (2) Methoden: Die Implantate wurden mittels Rasterelektronenmikroskopie (REM) und energiedispersiver Röntgenspektroskopie analysiert, um die elementare Zusammensetzung potenzieller Verunreinigungen zu bestimmen. Eine Suche nach klinischen Studien erfolgte in der PubMed-Datenbank sowie durch Kontaktaufnahme mit den jeweiligen Herstellern. (3) Ergebnisse: Im Vergleich zu ihren entsprechenden Nachahmerprodukten wiesen alle Implantate der Originalhersteller – im Rahmen dieser Analyse – eine von Fremdstoffen freie Oberfläche und zuverlässige klinische Dokumentation auf, während die REM-Analyse bei allen Nachahmerimplantaten erhebliche Verunreinigungen wie organische Rückstände und unbeabsichtigte Metallpartikel aus Eisen oder Aluminium ergab. Abgesehen von Fallberichten legten die Hersteller der Nachahmerimplantate keine Berichte zur klinischen Dokumentation vor. (4) Schlussfolgerungen: Im Gegensatz zu den Originalimplantaten marktführender Hersteller wiesen die analysierten Nachahmerimplantate erhebliche Verunreinigungen auf, was die Notwendigkeit regelmäßiger Überprüfungen von steril verpackten Medizinprodukten und ihrer klinischen Dokumentation unterstreicht.

Schlüsselwörter: Zahnimplantate; Oberflächeneigenschaften; Titan; Materialprüfung; Implantatverunreinigung; Implantatoberfläche; Rasterelektronenmikroskopie; energiedispersive Röntgenspektrometrie

1. Einleitung
Die Einführung der Osseointegration hat zu einem klinischen Durchbruch bei Zahnimplantaten geführt. Minimal geriffelte, gedrehte Implantate waren die ersten osseointegrierten Zahnimplantate, die zum Einsatz kamen; der erste Patient wurde 1965 behandelt [1]. Diese gedrehten Schrauben sind nach wie vor die klinisch am besten dokumentierten Implantate überhaupt, auf die 75 % aller Langzeitstudien entfallen [2]. Im Laufe der Zeit kamen zunehmend andere klinisch dokumentierte orale Implantatsysteme zum Einsatz. Diese Systeme bevorzugten möglicherweise leicht unterschiedliche Oberflächen; seit der Jahrtausendwende sind mäßig raue Implantate die Behandlung der Wahl, da sie verbesserte klinische Ergebnisse gezeigt haben [3]. Die Oberfläche mäßig rauer Implantatsysteme kann auf verschiedene Weise hergestellt werden, durch subtraktive Verfahren wie die Kombination von Strahlen und Säureätzen oder Anodisieren sowie durch additive Techniken wie die Hydroxylapatit-Beschichtung. Produkte der drei weltweit als führend geltenden Unternehmen für orale Implantate – darunter Osseo Speed-Implantate von Dentsply–Sirona, SLA-Implantate von Straumann und TiUnite-Implantate von Nobel Biocare – wurden in zahlreichen Publikationen über einen Nachbeobachtungszeitraum von mehr als 5 bis über 10 Jahren klinisch dokumentiert und weisen sehr hohe Überlebens- und Erfolgsraten auf [4–6].
Da einige osseointegrierte orale Implantatsysteme mit sehr guten klinischen Ergebnissen ordnungsgemäß dokumentiert wurden, haben zahlreiche neue Implantathersteller versucht, die Oberflächen und Geometrien der führenden Unternehmen nachzuahmen. Dabei handelt es sich um sogenannte Nachahmer- oder zumindest „Look-alike“-Implantatsysteme, denen in der Regel eine eigene klinische Dokumentation fehlt, die jedoch behaupten, genauso gut zu sein wie die Originalimplantate, die sie nachzuahmen versuchen. In der klinischen Realität fehlt diesen Implantaten jedoch der wissenschaftliche Nachweis einer vergleichbaren Leistungsfähigkeit.
Ein Oberflächenmerkmal steril verpackter oraler Implantate ist ihre Sauberkeit. Orale Implantate können unterschiedliche Oberflächen anorganischer oder organischer Natur aufweisen. Diese Verunreinigungen können aus den Herstellungs-, Handhabungs- und Verpackungsprozessen stammen und auf dem im Handel erhältlichen Implantat verbleiben. Derzeit fehlen uns genaue Erkenntnisse über die klinischen Risiken von Implantatverunreinigungen. Kontaminationen sind jedoch technisch vermeidbar, und generell gehen die Autoren davon aus, dass wir alle saubere Implantate bevorzugen würden, um potenzielle Probleme durch Oberflächenverunreinigungen zu vermeiden.
Ziel der vorliegenden Arbeit war es, die Sauberkeit ordnungsgemäß klinisch dokumentierter Implantatsysteme mit Implantaten zu vergleichen, die in Design und Oberfläche sehr ähnlich sind; OsseoSpeed von Dentsply Implants wurde mit einem deutschen Nachbauimplantat namens Cumdente verglichen; Standard Plus Implant SLA von Straumann wurde mit einem chinesischen Nachahmerimplantat namens Bioconcept verglichen (das behauptet, zu 100 % mit Straumann kompatibel zu sein); und ein Implantat mit TiUnite-Oberfläche, NobelActive von Nobel Biocare, wurde mit einem schweizerisch-taiwanesischen Implantatsystem namens Biodenta verglichen. Unsere Hypothese lautete, dass die drei großen und etablierten Implantatsysteme über eine deutlich umfassendere klinische Dokumentation verfügen und ihre Implantate wesentlich sauberer hergestellt werden als die jeweiligen Nachahmersysteme.
Jedes einzelne Zahnimplantat muss sauber sein, da es sich um ein Medizinprodukt handelt, das Patienten schaden könnte – selbst wenn wir nur ein einziges Implantat mit Verunreinigungen gefunden hätten, wäre dieses Implantat absichtlich für die Behandlung eines echten Patienten verkauft worden. Diese Arbeit hatte nicht zum Ziel, eine statistisch relevante Anzahl durchschnittlicher Verunreinigungen für bestimmte Implantattypen aufzuzeigen. Alle Implantate in dieser Studie wurden zufällig erworben und für den klinischen Gebrauch gekennzeichnet. Jedes Exemplar dieser Medizinprodukte wurde unter Einhaltung bestimmter Qualitätsmanagementstandards hergestellt. Wenn das Qualitätsmanagement eines Herstellers ein bestimmtes Reinheitsniveau nicht gewährleisten kann, ist ein einziges Implantat mit erheblichen, technisch vermeidbaren Verunreinigungen ein Beweis für mangelnde Qualität.

2. Experimenteller Teil
Für diese Analyse wurden folgende Implantattypen verwendet: Astra Tech–Dentsply Implantate (OsseoSpeed EV, Mölndal, Schweden), Straumann (Standard Plus SLA Implantat, Zürich, Schweiz), Nobel Biocare (NobelActive Internal RP, Zürich, Schweiz), Cumdente (AS Implantat, Tübingen, Deutschland), Bioconcept (Tissue Level Implantat, Jiangsu, China), Biodenta (Dental Implantat, Bernek, Schweiz). Die drei Implantate von marktführenden Herstellern und die entsprechenden drei Nachahmerprodukte wurden im Zeitraum zwischen März 2018 und Mai 2019 entweder im Rahmen von Testkäufen, bei denen die Kosten der bestellenden Praxis aus dem Forschungsfonds erstattet wurden, oder durch Direktbestellung erworben. In allen sechs Fällen wurden die Hersteller oder die jeweiligen Vertriebspartner nicht über den Zweck der Implantatbestellung informiert. Keines der Muster wurde kostenlos zur Verfügung gestellt. Die Preise variierten zwischen 191 Euro und 322 Euro für die Proben der marktführenden Marken und zwischen 78 Euro und 276 Euro für die Nachahmerprodukte.
Alle sechs gesammelten Proben wurden sorgfältig ausgepackt, auf Carbon-Trägern auf den Probenhalter montiert, ohne die Implantatoberfläche zu berühren, und mit einem Rasterelektronenmikroskop (REM) in einer partikelfreien Reinraumumgebung (gemäß Klasse 100 US Federal Standard 209E, Klasse 5 DIN-
J. Clin. Med. 2019, 8, 1280 3 von 18 EN ISO 14644-1), um Artefakte durch die Umgebungsluft zu vermeiden (Abbildung 1).

Figure 1.. IImpllantt ssamplle wiitth a llengtth off 10 mm mounted on the SEM sample holder.
The scientific workstation used was a Phenom proX Scanning Electron Microscope (Eindhoven,
The scientific workstation used was a Phenom proX Scanning Electron Microscope (Eindhoven,
Netherlands), equipped with a high-sensitivity backscattered electron (BSE) detector. The detector
Netherlands), equipped with a high-sensitivity backscattered electron (BSE) detector. The detector
for the energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDS) and elemental analysis was a thermoelectrically
for the energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDS) and elemental analysis was a thermoelectrically
2 cooled silicon drift detector (SDD) type, with an active detector area of 25 mm2. cooled silicon drift detector (SDD) type, with an active detector area of 25 mm .
The high-sensitivity BSE detector allows a magnification of up to 100,000× with a resolution The high-sensitivity BSE detector allows a magnification of up to 100,000× with a resolution
down to 15 nm. This study used material-contrast images from 500× to a magnification of 5000×. down to 15 nm. This study used material-contrast images from 500× to a magnification of 5000×.
Material-contrast imaging gave additional information about the chemical nature and allocation of
Material-contrast imaging gave additional information about the chemical nature and allocation of
different remnants or contaminations on the sample material. different remnants or contaminations on the sample material.
In order to achieve a complete overview of the horizontally mounted implant sample and
In order to achieve a complete overview of the horizontally mounted implant sample and
comprehensive surface quality information in high resolution, implants were scanned at a magnification
comprehensive surface quality information in high resolution, implants were scanned at a
of 500× in the “Image-Mapping” mode prior to the detailed analysis of potential impurities. magnification of 500× in the “Image-Mapping” mode prior to the detailed analysis of potential
This technique produces up to 600 single high-resolution SEM images of the implant surface that
impurities. This technique produces up to 600 single high-resolution SEM images of the implant
were digitally composed into one large image, with an extremely high resolution. The composed
surface that were digitally composed into one large image, with an extremely high resolution. The
SEM image, showing the full size of the implant from shoulder to apex, made it possible to count
composed SEM image, showing the full size of the implant from shoulder to apex, made it possible
particles in the visible field (viewing angle of approximately 120◦) and to identify areas of interest to count particles in the visible field (viewing angle of approximately 120°) and to identify areas of
for a subsequent EDS spot analysis. After the mapping process, SEM images of impurities and other
interest for a subsequent EDS spot analysis. After the mapping process, SEM images of impurities
regions of interest were produced with 500×, 1000× 2500×, and 5000× magnification. In the next step, and other regions of interest were produced with 500×, 1000× 2500×, and 5000× magnification. In the
the elemental composition of particles was determined and, where possible, the differential spectra of next step, the elemental composition of particles was determined and, where possible, the
particles were achieved to subtract signals from the core material and such focus on signals from the
differential spectra of particles were achieved to subtract signals from the core material and such
superficial contamination (Figure 2).
focus on signals from the superficial contamination (Figure 2).
focus on signals from the superficial Figure 2. Workflow of the SEM/EDS analysis. Figure 2. Workflow of the SEM/EDS analysis.
All of the analyses, as well as the complete setup, as described above were performed at the
All of the analyses, as well as the complete setup, as described above were performed at the
Medical Materials Research Institute, Berlin, Germany, which is an officially accredited (Deutsche Medical Materials Research Institute, Berlin, Germany, which is an officially accredited (Deutsche Akkreditierungsstelle–DAkkS) and externally audited testing laboratory according to the international Akkreditierungsstelle–DAkkS) and externally audited testing laboratory according to the
standards DIN EN ISO 9001:2015, ISO 22309:2015 and DIN EN ISO/IEC 17025. These standards were international standards DIN EN ISO 9001:2015, ISO 22309:2015 and DIN EN ISO/IEC 17025. These
chosen as a precondition in order to assure testing procedures at the highest level of accuracy.
standards were chosen as a precondition in order to assure testing procedures at the highest level of
In addition to the SEM/EDS analysis, all of the implants in this study were provisionally evaluated accuracy.
from a surface topographical point of view by interferometry. All implants seemed to be in the
In addition to the SEM/EDS analysis, all of the implants in this study were provisionally
moderately rough surface range, i.e., with Sa (Sa = arithmetical mean height of the surface) values of evaluated from a surface topographical point of view by interferometry. All implants seemed to be
between 1 and 2 micrometers.
in the moderately rough surface range, i.e., with Sa (Sa = arithmetical mean height of the surface) values of between 1 and 2 micrometers.
2.1. Clinical Documentation of Analyzed “Look-Alike” Implant Systems
A search for available clinical trial regarding the dental implant systems was carried out. Initially
2.1. Clinical Documentation of Analyzed “Look-Alike” Implant Systems
the website of each dental implant manufacturer was searched (www.biodenta.com, www.bioconcept.cn, A search for available clinical trial regarding the dental implant systems was carried out.
www.cumdente.com). In addition, the manufacturers were contacted via their respective contact e-mail Initially the website of each dental implant manufacturer was searched (www.biodenta.com,
address on their websites, requesting any scientific documentation regarding clinical performance such
www.bioconcept.cn, www.cumdente.com). In addition, the manufacturers were contacted via their
as published papers or summaries of ongoing projects. If no response was received within one week, a
respective contact e-mail address on their websites, requesting any scientific documentation
reminder was sent.
regarding clinical performance such as published papers or summaries of ongoing projects. If no
Furthermore, a search for clinical trials was performed in the PubMed database (PubMed.gov,
response was received within one week, a reminder was sent.
US National Library of Medicine, National Institutes of Health). The search terms “dental implants”
Furthermore, a search for clinical trials was performed in the PubMed database (PubMed.gov,
(MeSH) and “dental implants” (free text) were used in combination with the product name “Biodenta”,
US National Library of Medicine, National Institutes of Health). The search terms “dental implants”
“Bioconcept”, and “Cumdente”. No limits were set. ((“dental implants” [MeSH Terms] OR (“dental”
(MeSH) and “dental implants” (free text) were used in combination with the product name
[All Fields] AND “implants” [All Fields]) OR “dental implants” [All Fields]) AND biodenta [All
“Biodenta”, “Bioconcept”, and “Cumdente”. No limits were set. ((“dental implants” [MeSH Terms]
Fields]), ((“dental implants” [MeSH Terms] OR (“dental” [All Fields] AND “implants” [All Fields]) OR
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[MeSH Terms] OR (“dental” [All Fields] AND “implants” [All Fields]) OR “dental implants” [All F2i.e2l.dCs]li)nAicNalDoccuumdeenntatteio[nAollf FOiessldeosS])p)e.ed, SLA, and TiUnite Implant Systems
With respect to the implant systems OsseoSpeed from Dentsply-Sirona, SLA from Straumann,
2.2. Clinical Documentation of OsseoSpeed, SLA, and TiUnite Implant Systems
and TiUnite from Nobel Biocare, these belong to the most clinically documented oral implant systems
With respect to the implant systems OsseoSpeed from Dentsply-Sirona, SLA from Straumann,
in the world [2]. To remain brief, we decided to only quote five papers for each system as the total and TiUnite from Nobel Biocare, these belong to the most clinically documented oral implant
number of clinical reports on these devices amounts to several hundred scientific papers.
systems in the world [2]. To remain brief, we decided to only quote five papers for each system as
3. Results
the total number of clinical reports on these devices amounts to several hundred scientific papers.
3.1. SEM Imaging and Elemental Analysis
3. Results
Implants were analyzed in three groups. In the first group, the implant from Astra Tech–Dentsply
3.1. SEM Imaging and Elemental Analysis
Implants (OsseoSpeed) and the implant from Cumdente (AS Implant) were compared. The full-size SEM image of the Astra Tech implant—digitally composed of 455 single SEM images (tiles)—showed a
full-size SEM image of the Astra Tech implant—digitally composed of 455 single SEM images
homogenous surface with no foreign material (Figure 3).

Abbildung 4. OsseoSpeed-Oberfläche: (a) der rot markierte Bereich in Abbildung 3, 500-fach vergrößert; (b) stärkere Vergrößerung (2500×) des weiß markierten Bereichs im linken Bild mit EDS-Punktanalyse eines
Vergrößerung (2500×) des weiß markierten Bereichs im linken Bild mit EDS-Punktanalyse eines eingebetteten
(a) (b)
eingebettetes TiO2-Partikel (der Punkt ist mit „+“ im roten Kreis markiert), das nur Signale des Strahlmaterials zeigt.
Strahlmaterial.
Abbildung 4. OsseoSpeed-Oberfläche: (a) der rot markierte Bereich in Abbildung 3, 500-fach vergrößert; (b) 1000-fach vergrößert
Eine höhere Vergrößerung ermöglichte die Identifizierung der TiO-Partikel aus dem Strahlverfahren, sichtbar als 2500-fache Vergrößerung des weiß markierten Bereichs im linken Bild mit EDS-Punktanalyse eines
Das Cumdente-Implantat wies im entsprechenden Bild in voller Größe mehrere Anomalien auf,
scharfkantige Partikel von 5–10 mm, eingebettet in die Titanoberfläche. Elementaranalyse dieser
eingebetteten TiO₂-Partikel (der Punkt ist mit „+“ im roten Kreis markiert), die nur Signale von Titan und Sauerstoff zeigt (Abbildung 4).
Partikel, die fast ausschließlich aus diesen Elementen bestehen.
Das Cumdente-Implantat wies im entsprechenden Bild in voller Größe, das aus
Das Cumdente-Implantat wies im entsprechenden Bild in voller Größe,
422 Kacheln besteht (Abbildung 5), mehrere Anomalien auf.

Abbildung 5. REM-Aufnahme des AS-Implantats (Cumdente); rot markierter Bereich – siehe Vergrößerung in Abbildung 5. REM-Aufnahme des AS-Implantats (Cumdente); rot markierter Bereich – siehe Vergrößerung in
Die REM-Bilder mit höherer Vergrößerung zeigten eine systematische Kontamination mit zahlreichen Abbildung 6, blau markierter Bereich – siehe Vergrößerung in Abbildung 7, grün markierter Bereich – siehe Vergrößerung in
Abbildung 6, blau markierter Bereich – siehe Vergrößerung in Abbildung 7, grün markierter Bereich – siehe Vergrößerung in (>100) organischen Partikeln (5–60 μm) auf freiliegenden Teilen des Implantats, wie an den Mikrogewinden neben
zu sehen ist Abbildung 8.
Abbildung 8.

Abbildung 6. AS-Implantat (Cumdente) mit organischen Partikeln (10–50 μm) an der Implantatschulter: (a) systematische Kontamination der freiliegenden Gewinde, rot markierter Bereich aus Abbildung 5 bei 500-facher Vergrößerung; (b) Vergrößerung
systematische Kontamination der freiliegenden Gewinde, rot markierter Bereich aus Abbildung 5 bei 500-facher Vergrößerung; (b) Vergrößerung (a) (b)
(5000-fache Vergrößerung) des weiß markierten Bereichs im linken Bild. Die EDS-Differenzmessung der markierten
(5000-fache Vergrößerung) des weiß markierten Bereichs im linken Bild. Die EDS-Differenzmessung der markierten Stellen Fspigoutsrew6a.sAidSenItmicpalatnotth(Ceupmardtiecnletes)inwFitihguorreg7a.nic Partikel (10–50 μm) an der Implantatschulter: (a)
war identisch mit den Partikeln in Abbildung 7.

Abb. 7.7A. Implante (Cuumddeentte) mit organischen Partikeln (5–700 μm) an der Oberfläche des Implantats: Eine Messung mit dem (a) Ab-buleue-Verfahren lieferte genauere Informationen über die elementare Zusammensetzung des Fremd
mmarakrekdedaraeraeaofofFFigiguurere55inin500×; (b) Vergrößerung (500×) des als Weißmarker gekennzeichneten Bereichs in FiinguFrigeu7r(ea)7;aE;DESDS-Material. Abbildung 8 zeigt die differentielle EDS-Messung des Partikels aus Abbildung 7, wobei ein deutlicher
didffiefrfenretniatliaml meaesausruermemenetnotfofmmaarkrkeeddssppootstsisissshowninFigure8.