Recherchiert man zu Titan, liest es sich wie das optimale Metall:  Titan ist Leicht, fest, dehnbar, weiß-metallisch glänzend und korrosionsbeständig. Daher ist es besonders für Anwendungen geeignet, bei denen es auf hohe Korrosionsbeständigkeit, Festigkeit und geringes Gewicht ankommt. ⁽¹⁾ Aber so einfach ist es denn dann doch nicht. Zahnimplantate bestehen üblicherweise aus Reintitan. Bei orthopädischen Implantaten werden neben Titanlegierungen häufig auch Kobalt/ Chrom- und Nickel/Chrom-Legierungen verwendet. ⁽²⁾ Autoren schreiben, dass die Titanlegierung Ti-6Al-4 V (Ti64) durch ihr hohes Festigkeits-Gewicht-Verhältnis, eine hohe Korrosionsbeständigkeit und Biokompatibilität am weitesten verbreitet ist. ⁽³⁾

Bei Zahnimplantaten z.B. ist die Verträglichkeit abhängig von der Knochenqualität, dem Raucherstatus, der Mundhygiene oder z.B. von Grunderkrankungen wie Osteoporose. Es spielt aber auch die individuelle immunologische Toleranz auf Titan eine wichtige Rolle. ⁽²⁾ Bekannt ist, dass die Implantation von Materialien im Körper eine komplexe, dynamische Fremdkörperreaktion auslöst, an der verschiedene Immunzelltypen beteiligt sind, die an der Implantationsstelle verschiedene Zytokine freisetzen. 

In der aktuellen Forschungsarbeit will die Wissenschaftlerin genau diese immunologische Reaktion an der Grenzfläche Implantat - Gewebe, die zu Korrosionsprozessen führen, Schritt für Schritt quasi in der Petrischale näher untersuchen. Die Ausgangsüberlegung ist, dass eine dünne Oxidschicht auf dessen Oberfläche oder eine aus verschiedenen Gründen modifizierte Oberfläche und nicht das Titan selbst in Kontakt mit dem Körper kommt. Dafür stellt sie Mustersubstrate mit unterschiedlich strukturierten Titanoxidschichten her, die in ihrer Heterogenität systematisch variieren. Diese Substrate werden dann schrittweise immer komplexeren Körperflüssigkeiten ausgesetzt, zunächst Wasser und Ionen, dann das an der Immunantwort und der Wundheilung beteiligte Fibrinogen. Und zum Schluss kommen die Oberflächen in Kontakt mit lebenden Immunzellen (Makrophagen). Das ganze wird mit hochauflösender Elektronen- und Rasterkraftmikroskopie verfolgt.

Die EMPA ist bekannt durch ihre tierversuchsfreien Entwicklungen im Bereich der Ökotoxikologie.

Weitere Informationen:
https://www.empa.ch/web/s604/snf-ambizione-grant-martina-cihova

⁽¹⁾ Chemie.de (o. J. ). Titan (Element). https://www.chemie.de/lexikon/Titan_%28Element%29.html
⁽²⁾ Raval, J., Kazi, A., Randolph, O., Guo, X., Zvanut, R., Lee, C. & Tai, B. (2023). Machinability comparison of additively manufactured and traditionally wrought Ti-6Al-4V alloys using single-point cutting. Journal of Manufacturing Processes, Volume 94, 2023, Pages 539-549, ISSN 1526-6125, https://doi.org/10.1016/j.jmapro.2023.03.041.
⁽³⁾ Praxiszentrum Brüderstrasse (o. J.). Labordiagnostik zum Ausschluss von Titanunverträglichkeiten. Titanimplantate – aber sicher. https://www.praxiszentrum-bruederstr.de/umweltmedizin/titanimplantate-aber-sicher/index.html