TCP, BCP und Hydroxylapatit im Vergleich

Synthetische Knochenersatzmaterialien auf Calciumphosphatbasis werden in der Zahnmedizin eingesetzt, um knöcherne Defekte aufzufüllen und die Neubildung von Knochen räumlich zu unterstützen. Zu den wichtigsten Vertretern gehören Tricalciumphosphat, kurz TCP, Hydroxylapatit und das aus beiden Phasen zusammengesetzte biphasische Calciumphosphat, kurz BCP.

Obwohl alle drei Materialien zur Gruppe der Calciumphosphat-Keramiken gehören, unterscheiden sie sich deutlich in ihrem Verhalten. Entscheidend sind vor allem ihre Löslichkeit, ihre Resorptionsgeschwindigkeit und die Dauer, über die sie das augmentierte Volumen stabilisieren können.

Vereinfacht lässt sich sagen: TCP wird in der Regel schneller abgebaut, während Hydroxylapatit länger im augmentierten Bereich verbleibt. BCP kombiniert beide Materialphasen. Das Verhältnis von TCP und Hydroxylapatit beeinflusst, wie stark die Eigenschaften der jeweiligen Komponente zum Tragen kommen.

Welches Knochenersatzmaterial geeignet ist, lässt sich deshalb nicht allein anhand des Materialnamens bestimmen. Auch die Porosität, Partikelgröße, Kristallinität und Herstellung des konkreten Produktes sowie die Defektmorphologie und die klinische Situation beeinflussen das Ergebnis.

Dieser Beitrag zeigt, wie sich TCP, BCP und Hydroxylapatit unterscheiden und welche Bedeutung die jeweiligen Materialeigenschaften für die dentale Knochenregeneration haben.

Synthetische Knochenersatzmaterialien auf Calciumphosphatbasis

Der mineralische Anteil des menschlichen Knochens besteht überwiegend aus einer biologischen, nicht stöchiometrischen Apatitstruktur. Calciumphosphat-Keramiken weisen eine chemische Verwandtschaft mit dieser mineralischen Knochenphase auf. Sie werden deshalb seit vielen Jahren als synthetische beziehungsweise alloplastische Knochenersatzmaterialien untersucht und klinisch eingesetzt.

Im Unterschied zu autologen, allogenen oder xenogenen Materialien werden synthetische Calciumphosphate technisch hergestellt. Sie enthalten somit grundsätzlich kein menschliches oder tierisches Ausgangsgewebe. Das kann insbesondere dann eine Rolle spielen, wenn Materialien biologischen Ursprungs vermieden werden sollen.

Calciumphosphate dienen als Leitstruktur

TCP, BCP und Hydroxylapatit gelten in erster Linie als osteokonduktive Materialien. Das bedeutet, dass ihre Oberfläche und Porenstruktur dem neu entstehenden Knochen als räumliche Leitstruktur dienen können. Knochenbildende Zellen und Gefäße wachsen dabei aus dem umgebenden vitalen Knochen in den augmentierten Bereich ein.

Osteokonduktion darf nicht mit Osteoinduktion oder Osteogenese gleichgesetzt werden:

• Osteokonduktion bezeichnet das Wachstum von Knochen entlang einer vorhandenen Leitstruktur.
• Osteoinduktion beschreibt die Anregung undifferenzierter Zellen, sich zu knochenbildenden Zellen zu entwickeln.
• Osteogenese bezeichnet die unmittelbare Bildung neuen Knochens durch lebende knochenbildende Zellen.

Reine synthetische Calciumphosphat-Keramiken stellen in erster Linie eine osteokonduktive Struktur bereit. Sie bringen selbst keine lebenden knochenbildenden Zellen mit, wie dies bei autologem Knochen der Fall sein kann.

Nicht nur die chemische Zusammensetzung entscheidet

Die Bezeichnung TCP, BCP oder Hydroxylapatit gibt noch keine vollständige Auskunft darüber, wie sich ein konkretes Knochenersatzmaterial verhält. Neben der chemischen Phase haben weitere Produkteigenschaften entscheidenden Einfluss:

• Verhältnis von Calcium und Phosphat
• Kristallstruktur und Kristallinität
• Makro- und Mikroporosität
• Verbindung der Poren untereinander
• Größe und Form der Granulate
• spezifische Oberfläche
• Herstellungs- und Sinterverfahren
• Kontakt zum umgebenden vitalen Knochen

Eine höhere Porosität und eine gut vernetzte Porenstruktur können das Einwachsen von Gewebe und Gefäßen unterstützen. Gleichzeitig verändern Porosität und Oberfläche die mechanische Stabilität sowie die Geschwindigkeit, mit der Flüssigkeiten und Zellen mit dem Material interagieren.

Auch die Resorption wird nicht allein durch die chemische Bezeichnung festgelegt. Sie kann sowohl durch physikochemische Lösungsvorgänge als auch durch zellvermittelte Prozesse beeinflusst werden. Deshalb lassen sich für ein Material keine allgemeingültigen, produktunabhängigen Abbauzeiten angeben.

Resorption und Volumenstabilität stehen in einem Spannungsverhältnis

Ein schnell resorbierendes Knochenersatzmaterial schafft früher Raum für neu gebildeten Knochen. Voraussetzung ist jedoch, dass der Materialabbau und die Knochenneubildung zeitlich ausreichend aufeinander abgestimmt sind. Wird ein Material schneller abgebaut, als stabiler neuer Knochen entsteht, kann die langfristige Volumenstabilität beeinträchtigt werden.

Ein langsamer resorbierendes Material kann das augmentierte Volumen länger stützen. Dafür können Materialpartikel über einen längeren Zeitraum im regenerierten Bereich verbleiben.

TCP, BCP und Hydroxylapatit setzen an unterschiedlichen Punkten dieses Spannungsverhältnisses an:

• TCP steht tendenziell für eine höhere Löslichkeit und schnellere Resorption.
• Hydroxylapatit steht tendenziell für eine geringe Löslichkeit und langfristigere Volumenstabilität.
• BCP verbindet beide Phasen, wobei das Mischungsverhältnis das Materialverhalten mitbestimmt.

Diese Einordnung beschreibt allgemeine Tendenzen. Sie ersetzt nicht die Betrachtung der Eigenschaften und Zweckbestimmung des jeweiligen Produktes.

Was ist Tricalciumphosphat?

Tricalciumphosphat, kurz TCP, ist eine synthetisch herstellbare Calciumphosphat-Keramik mit der chemischen Formel Ca₃(PO₄)₂. Als Knochenersatzmaterial wird es insbesondere wegen seiner Biokompatibilität, seiner osteokonduktiven Eigenschaften und seiner im Vergleich zu Hydroxylapatit höheren Löslichkeit eingesetzt.

Das Material stellt eine poröse Leitstruktur bereit, an der sich Zellen anlagern und entlang derer neuer Knochen in den augmentierten Bereich einwachsen kann. Gleichzeitig wird das Tricalciumphosphat im Laufe der Heilung schrittweise abgebaut. Wie schnell dieser Prozess abläuft, hängt nicht allein von der chemischen Zusammensetzung ab, sondern auch von den physikalischen Eigenschaften des jeweiligen Produktes.

Alpha-TCP und Beta-TCP

Tricalciumphosphat kann in unterschiedlichen kristallinen Phasen vorliegen. Für Knochenersatzmaterialien sind vor allem Alpha-Tricalciumphosphat und Beta-Tricalciumphosphat von Bedeutung.

Alpha-Tricalciumphosphat, kurz α-TCP

Alpha-Tricalciumphosphat entsteht bei höheren Temperaturen und weist eine höhere Reaktivität auf. Es wird häufig als Ausgangskomponente für Calciumphosphatzemente verwendet. In Verbindung mit einer Flüssigkeit kann es zu einer formbaren oder aushärtenden Masse verarbeitet werden.

Beta-Tricalciumphosphat, kurz β-TCP

Beta-Tricalciumphosphat ist bei niedrigeren Temperaturen stabil und wird häufig zur Herstellung poröser Granulate, Formkörper und anderer synthetischer Knochenersatzmaterialien verwendet. Wenn bei dentalen Granulaten von TCP gesprochen wird, handelt es sich daher häufig um β-TCP.

Die beiden Phasen unterscheiden sich unter anderem in ihrer Kristallstruktur, Löslichkeit und Reaktivität. Die Bezeichnung „TCP“ allein reicht deshalb für eine genaue Charakterisierung eines Knochenersatzmaterials nicht immer aus.

Wie wird β-TCP resorbiert?

β-TCP ist löslicher als hochkristallines Hydroxylapatit. Nach der Implantation kann das Material durch physikochemische Lösungsvorgänge und durch zellvermittelte Prozesse schrittweise abgebaut werden. Dabei können unter anderem mehrkernige Riesenzellen und osteoklastenähnliche Zellen beteiligt sein.

Parallel zur Resorption kann neuer Knochen an der Oberfläche und innerhalb der zugänglichen Porenstruktur entstehen. Idealerweise werden die abgebauten Materialanteile nach und nach durch neu gebildetes Knochengewebe ersetzt.

Eine feste Resorptionszeit lässt sich jedoch nicht allgemein angeben. Geschwindigkeit und Umfang des Abbaus werden unter anderem beeinflusst durch:

• Reinheit und Kristallinität des β-TCP
• Makro- und Mikroporosität
• Größe und Verbindung der Poren
• Oberfläche und Form der Granulate
• Partikelgröße
• Menge des eingebrachten Materials
• Durchblutung des augmentierten Bereichs
• Kontakt zum vitalen Knochen
• Art und Größe des Defekts
• individuelle Regenerationsbedingungen

Angaben zur Resorptionsdauer sollten daher immer auf das konkrete Produkt und die jeweilige klinische Situation bezogen werden.

Welche Eigenschaften bietet TCP?

Die vergleichsweise hohe Löslichkeit ist zugleich eine wesentliche Eigenschaft und eine wichtige Einschränkung von TCP. Das Material kann schrittweise Raum für neu gebildeten Knochen freigeben. Es muss jedoch berücksichtigt werden, ob die Knochenneubildung mit dem Abbau des Materials Schritt halten kann.

Zu den grundlegenden Eigenschaften zählen:

• synthetische und damit nicht humane oder tierische Herkunft
• osteokonduktive Leitstruktur
• vergleichsweise hohe Löslichkeit
• schrittweise Resorption
• poröse, benetzbare Materialstruktur
• je nach Produkt unterschiedliche Granulatgrößen und Porositäten

Bei Defekten, bei denen ein besonders langfristiger Erhalt des augmentierten Volumens erforderlich ist, muss das Resorptionsverhalten entsprechend berücksichtigt werden. In solchen Fällen kann ein langsamer resorbierender Materialanteil sinnvoll sein. Genau hier setzt BCP mit seiner Kombination aus β-TCP und Hydroxylapatit an.

Welche Bedeutung hat TCP in der dentalen Knochenregeneration?

β-TCP wird in der Zahnmedizin in unterschiedlichen Darreichungsformen und für verschiedene regenerative Verfahren angeboten. Dazu gehören unter anderem Granulate für die Auffüllung knöcherner Defekte und Materialien für augmentative Maßnahmen.

Mögliche Einsatzbereiche synthetischer TCP-Materialien können – abhängig von der Zweckbestimmung des jeweiligen Produktes – sein:

• Auffüllung umschlossener oder teilumschlossener Knochendefekte
• Versorgung von Extraktionsalveolen
• horizontale oder vertikale Augmentationen
• regenerative parodontale Verfahren
• Sinusbodenaugmentation
• Ergänzung anderer Augmentationsmaterialien

Ob ein bestimmtes TCP-Produkt für eine konkrete Anwendung geeignet ist, richtet sich nach seiner zugelassenen Zweckbestimmung, seinen Materialeigenschaften und der klinischen Beurteilung durch den Anwender.

TCP ist nicht gleich TCP

Zwei Knochenersatzmaterialien können beide als β-TCP bezeichnet werden und sich dennoch deutlich unterscheiden. Granulatgröße, Gesamtporosität, Porenverteilung, Oberfläche und Herstellungsverfahren beeinflussen das Handling sowie die Wechselwirkung des Materials mit dem umgebenden Gewebe.

Für den praktischen Vergleich reicht es deshalb nicht aus, ausschließlich auf die Materialbezeichnung zu achten. Relevant sind ebenso:

• genaue Materialzusammensetzung
• Anteil der kristallinen Phasen
• Porenstruktur
• verfügbare Korngrößen
• vorgesehene Indikationen
• produktspezifische Resorption
• Anforderungen an die Volumenstabilität

TCP steht somit nicht pauschal für ein schnell verschwindendes Knochenersatzmaterial. Es beschreibt zunächst eine chemische Materialklasse, deren klinisches Verhalten maßgeblich von der konkreten Ausführung abhängt.

Was ist Hydroxylapatit?

Hydroxylapatit, kurz HA oder HAp, ist ein Calciumphosphat mit der chemischen Formel Ca₁₀(PO₄)₆(OH)₂. Apatitstrukturen bilden einen wesentlichen Bestandteil der mineralischen Phase von Knochen und Zähnen. Synthetisches Hydroxylapatit wird deshalb seit vielen Jahren als Biomaterial und als Bestandteil von Knochenersatzmaterialien eingesetzt.

Die chemische Ähnlichkeit darf jedoch nicht mit einer vollständigen Gleichheit zum natürlichen Knochenmineral verwechselt werden. Biologisches Knochenapatit enthält verschiedene Substitutionen und weist eine komplexe, wenig stöchiometrische Struktur auf. Synthetisches Hydroxylapatit kann sich abhängig von Herstellung, Kristallinität, Porosität und Zusammensetzung deutlich davon unterscheiden.

Als Knochenersatzmaterial dient Hydroxylapatit vor allem als osteokonduktive Leitstruktur. Es stellt eine Oberfläche bereit, an der neuer Knochen anlagern und entlang der Porenstruktur in den augmentierten Bereich einwachsen kann.

Warum wird Hydroxylapatit langsamer resorbiert?

Hydroxylapatit ist unter physiologischen Bedingungen weniger löslich als Tricalciumphosphat. Insbesondere hochkristallines, bei hohen Temperaturen gesintertes Hydroxylapatit wird in der Regel nur langsam abgebaut. Materialpartikel können deshalb über einen längeren Zeitraum im augmentierten Bereich verbleiben.

Wie schnell und in welchem Umfang Hydroxylapatit resorbiert wird, hängt jedoch stark von der konkreten Materialausführung ab. Einfluss haben unter anderem:

• Kristallinität und Kristallgröße
• Herstellungs- und Sintertemperatur
• chemische Reinheit und Substitutionen
• Makro- und Mikroporosität
• Größe und Verbindung der Poren
• Oberfläche und Partikelform
• Granulatgröße
• Kontakt zum vitalen Knochen
• lokale biologische Bedingungen

Weniger kristalline oder modifizierte Apatitstrukturen können sich anders verhalten als hochkristallines Hydroxylapatit. Die Aussage, Hydroxylapatit werde grundsätzlich nicht resorbiert, wäre daher zu pauschal. Im direkten Vergleich zu β-TCP erfolgt der Abbau jedoch tendenziell langsamer.

Welche Eigenschaften bietet Hydroxylapatit?

Die geringe Löslichkeit kann von Vorteil sein, wenn das augmentierte Volumen möglichst langfristig gestützt werden soll. Während schnell resorbierende Materialien früher Raum für neu gebildeten Knochen freigeben, kann Hydroxylapatit seine Gerüstfunktion über einen längeren Zeitraum aufrechterhalten.

Zu den grundlegenden Eigenschaften gehören:

• synthetisch herstellbare Calciumphosphat-Keramik
• chemische Verwandtschaft mit der mineralischen Knochenphase
• osteokonduktive Leitstruktur
• geringere Löslichkeit als β-TCP
• langsameres Resorptionsverhalten
• längerfristige Stabilisierung des augmentierten Volumens
• potenziell länger verbleibende Materialpartikel

Diese Eigenschaften sind nicht ausschließlich positiv oder negativ zu bewerten. Ein langsamer Abbau kann die Formstabilität unterstützen, führt aber gleichzeitig dazu, dass ein größerer Anteil des Materials über längere Zeit im regenerierten Bereich verbleiben kann.

Hydroxylapatit und Volumenstabilität

Bei augmentativen Maßnahmen muss häufig verhindert werden, dass der aufgebaute Bereich während der Heilung kollabiert oder deutlich an Volumen verliert. Hydroxylapatit kann dabei als vergleichsweise beständige Gerüststruktur dienen.

Die tatsächliche Volumenstabilität hängt jedoch nicht allein vom Material ab. Weitere Faktoren sind:

• Form und Begrenzung des Defekts
• Stabilität des Augmentats
• Immobilisierung der Partikel
• Abdeckung durch eine geeignete Membran
• Weichgewebemanagement
• Durchblutung des Empfängerlagers
• mechanische Belastung während der Heilung

Hydroxylapatit ersetzt daher keine ausreichende Defektstabilisierung. Seine geringe Löslichkeit kann aber dazu beitragen, das eingebrachte Materialvolumen länger zu erhalten.

Welche Bedeutung hat die Porosität?

Eine geeignete Porenstruktur ermöglicht das Einwachsen von Gewebe und Gefäßen. Größere, miteinander verbundene Poren schaffen Wege für die Besiedlung des Materials, während kleinere Poren und eine raue Oberfläche die verfügbare Kontaktfläche vergrößern können.

Gleichzeitig besteht ein konstruktives Spannungsverhältnis: Eine höhere Porosität vergrößert zwar die Oberfläche und kann die Gewebeintegration unterstützen, kann aber die mechanische Festigkeit des keramischen Materials reduzieren.

Deshalb unterscheiden sich Hydroxylapatit-Produkte nicht nur hinsichtlich ihrer chemischen Zusammensetzung, sondern auch in ihrer:

• Gesamtporosität
• Porengröße
• Porenverteilung
• Porenvernetzung
• Oberflächenrauigkeit
• mechanischen Stabilität

Auch bei Hydroxylapatit gilt daher: Die chemische Bezeichnung allein erlaubt keine abschließende Beurteilung des Produktverhaltens.

Welche Bedeutung hat Hydroxylapatit für die dentale Knochenregeneration?

Synthetisches Hydroxylapatit kann allein oder als Bestandteil eines biphasischen Knochenersatzmaterials verwendet werden. Mögliche dentale Einsatzbereiche können – abhängig von der jeweiligen Produktzulassung – umfassen:

• Auffüllung knöcherner Defekte
• Erhalt augmentierter Konturen
• Socket- und Ridge-Preservation
• Sinusbodenaugmentation
• horizontale oder vertikale Augmentation
• regenerative parodontale Verfahren
• Kombination mit β-TCP in biphasischen Materialien

Bei reinem Hydroxylapatit steht eher die langfristige Gerüst- und Volumenfunktion im Vordergrund. Soll das Material schneller abgebaut und stärker durch neu gebildeten Knochen ersetzt werden, kann ein höher löslicher Calciumphosphatanteil sinnvoll sein.

Hydroxylapatit ist nicht gleich Hydroxylapatit

Synthetisches Hydroxylapatit, biologisch gewonnenes Hydroxylapatit und niedrig kristalline Apatitmaterialien können sich deutlich unterscheiden. Auch Herstellungsverfahren und thermische Behandlung verändern die Materialstruktur.

Bei der Bewertung eines konkreten Knochenersatzmaterials sollten deshalb folgende Angaben berücksichtigt werden:

• synthetische oder biologische Herkunft
• Reinheit und Kristallinität
• vorhandene Substitutionen
• Porosität und Porenvernetzung
• Granulatgröße und Partikelform
• vorgesehene Indikationen
• produktspezifisches Resorptionsverhalten
• Anforderungen an den Volumenerhalt

Hydroxylapatit steht somit vor allem für ein vergleichsweise stabiles Calciumphosphatgerüst. Diese Eigenschaft bildet den Gegenpol zum schneller resorbierenden β-TCP. BCP kombiniert beide Phasen, um deren jeweilige Materialeigenschaften in einem Knochenersatzmaterial zusammenzuführen.

Was ist BCP?

BCP steht für „Biphasic Calcium Phosphate“, auf Deutsch biphasisches Calciumphosphat. Das Material besteht aus zwei keramischen Calciumphosphatphasen: Hydroxylapatit und β-Tricalciumphosphat. Es verbindet damit einen vergleichsweise langsam resorbierenden Anteil mit einer besser löslichen Materialkomponente.

Ziel dieser Kombination ist es, das Resorptionsverhalten und die Gerüstfunktion des Knochenersatzmaterials aufeinander abzustimmen. Während β-TCP schrittweise abgebaut wird und Raum für neu gebildeten Knochen freigeben kann, trägt Hydroxylapatit länger zur Stabilisierung des augmentierten Volumens bei.

BCP ist jedoch keine einheitliche Materialzusammensetzung. Das Verhältnis von Hydroxylapatit zu β-TCP kann je nach Produkt unterschiedlich ausfallen und das Verhalten des Knochenersatzmaterials wesentlich beeinflussen.

Welche Aufgabe haben die beiden Materialphasen?

Die Eigenschaften von BCP ergeben sich aus dem Zusammenspiel seiner Bestandteile.

Der β-TCP-Anteil ist vergleichsweise gut löslich und wird tendenziell schneller resorbiert. Dadurch können innerhalb des Augmentats schrittweise Bereiche entstehen, die durch neu gebildeten Knochen eingenommen werden.

Der Hydroxylapatit-Anteil ist weniger löslich und verbleibt in der Regel länger im augmentierten Gebiet. Er kann dadurch eine längerfristige osteokonduktive Gerüststruktur und eine höhere Volumenstabilität unterstützen.

Vereinfacht dargestellt:

• β-TCP unterstützt den schrittweisen Materialabbau.
• Hydroxylapatit unterstützt die längerfristige Gerüstfunktion.
• Das Mischungsverhältnis beeinflusst die Gewichtung beider Eigenschaften.

Diese Beschreibung zeigt allgemeine Materialtendenzen. Das konkrete Verhalten kann nicht ausschließlich aus dem angegebenen Mischungsverhältnis abgeleitet werden.

Welche BCP-Mischungsverhältnisse gibt es?

BCP-Materialien werden mit unterschiedlichen Anteilen von Hydroxylapatit und β-TCP angeboten. Häufig verwendete Zusammensetzungen sind beispielsweise:

• 20 Prozent Hydroxylapatit und 80 Prozent β-TCP
• 40 Prozent Hydroxylapatit und 60 Prozent β-TCP
• 60 Prozent Hydroxylapatit und 40 Prozent β-TCP
• 70 Prozent Hydroxylapatit und 30 Prozent β-TCP

Ein höherer β-TCP-Anteil ist grundsätzlich mit einer höheren Löslichkeit und einem schnelleren Materialabbau verbunden. Ein höherer Hydroxylapatit-Anteil kann dagegen die langfristige Gerüst- und Volumenstabilität verstärken.

Diese Tendenz darf nicht als feste Berechnung verstanden werden. Zwei Produkte mit demselben HA/β-TCP-Verhältnis können sich aufgrund ihrer Porosität, Kristallinität, Oberfläche und Herstellung dennoch unterschiedlich verhalten.

Wie wird BCP resorbiert?

Beim Abbau eines biphasischen Calciumphosphats verhalten sich die beiden Bestandteile nicht identisch. Der besser lösliche β-TCP-Anteil wird tendenziell früher reduziert. Der Hydroxylapatit-Anteil kann dagegen länger als mineralische Leitstruktur erhalten bleiben.

Dadurch verändert sich die Zusammensetzung des verbleibenden Materials während der Heilung. Mit fortschreitender Resorption kann der relative Anteil des noch vorhandenen Hydroxylapatits steigen, während β-TCP zunehmend abgebaut wird.

Die Resorption kann durch physikochemische Lösungsvorgänge und zelluläre Prozesse beeinflusst werden. Geschwindigkeit und Umfang hängen unter anderem ab von:

• Verhältnis zwischen Hydroxylapatit und β-TCP
• Reinheit der Materialphasen
• Kristallinität
• Makro- und Mikroporosität
• Verbindung der Poren untereinander
• Größe und Form der Granulate
• spezifischer Oberfläche
• Durchblutung und Defektmorphologie
• Stabilität des Augmentats
• individueller Knochenneubildung

Auch für BCP lässt sich daher keine allgemeingültige Resorptionsdauer nennen.

Ist BCP der ideale Mittelweg?

BCP wird häufig als Verbindung aus Resorbierbarkeit und Volumenstabilität beschrieben. Diese Einordnung ist grundsätzlich nachvollziehbar, darf aber nicht mit einer pauschalen Überlegenheit gegenüber reinem β-TCP oder Hydroxylapatit gleichgesetzt werden.

Ob die Kombination für eine bestimmte klinische Situation geeignet ist, hängt davon ab, welche Materialeigenschaften benötigt werden. Ein ausgewogenes Resorptionsprofil kann vorteilhaft sein, wenn einerseits Raum für neu gebildeten Knochen entstehen und andererseits eine Gerüststruktur länger erhalten bleiben soll.

In anderen Situationen kann dagegen gezielt ein Material mit stärkerer Resorption oder besonders langfristiger Volumenstabilität gewünscht sein.

BCP ist deshalb nicht automatisch „besser“, sondern bietet ein anderes Eigenschaftsprofil:

• schneller resorbierbare und länger verbleibende Phasen
• anpassbares Verhältnis von HA und β-TCP
• osteokonduktive Gerüststruktur
• schrittweise Veränderung des Materialanteils
• je nach Zusammensetzung unterschiedliche Volumenstabilität

Welche Bedeutung hat BCP in der dentalen Knochenregeneration?

Biphasische Calciumphosphate werden als synthetische Knochenersatzmaterialien für verschiedene regenerative und augmentative Verfahren angeboten. Abhängig von der Zweckbestimmung des konkreten Produktes können dazu gehören:

• Versorgung knöcherner Defekte
• Socket- und Ridge-Preservation
• Sinusbodenaugmentation
• horizontale und vertikale Augmentation
• regenerative parodontale Verfahren
• Kombination mit Membranen
• Ergänzung autologer Knochenanteile

Die Kombination aus β-TCP und Hydroxylapatit kann insbesondere dann interessant sein, wenn ein Teil des Materials resorbiert werden soll, gleichzeitig aber eine längerfristige mineralische Gerüststruktur gewünscht ist.

BCP ist nicht gleich BCP

Bei der Auswahl eines biphasischen Knochenersatzmaterials darf nicht nur auf die Abkürzung BCP geachtet werden. Entscheidend sind die konkreten Produkteigenschaften.

Zu prüfen sind insbesondere:

• prozentuales Verhältnis von HA und β-TCP
• chemische Reinheit
• Kristallinität der Phasen
• Porosität und Porenvernetzung
• Granulatgröße
• Partikelform und Oberflächenstruktur
• Handling und Benetzbarkeit
• vorgesehene Indikationen
• produktspezifische Angaben zur Resorption

Das HA/β-TCP-Verhältnis liefert eine wichtige erste Orientierung. Für die fachliche Beurteilung muss es jedoch gemeinsam mit der gesamten Materialstruktur und der jeweiligen klinischen Anforderung betrachtet werden.

TCP, BCP und Hydroxylapatit im direkten Vergleich

TCP, BCP und Hydroxylapatit gehören zur Gruppe der synthetischen Calciumphosphat-Keramiken. Sie dienen vorwiegend als osteokonduktive Leitstruktur, unterscheiden sich jedoch in ihrer Zusammensetzung, Löslichkeit und Resorption.

Der wichtigste Unterschied liegt im Verhältnis zwischen Materialabbau und Gerüstfunktion. β-TCP wird tendenziell schneller resorbiert, während Hydroxylapatit länger im augmentierten Bereich verbleibt. BCP kombiniert beide Phasen in einem definierten Mischungsverhältnis.

Eigenschaft	β-TCP	BCP	Hydroxylapatit
Material	Beta-Tricalciumphosphat	β-TCP und Hydroxylapatit	Hydroxylapatit
Materialphasen	einphasig	biphasisch	einphasig
Löslichkeit	vergleichsweise hoch	abhängig vom Mischungsverhältnis	vergleichsweise gering
Resorption	tendenziell schneller	zwischen TCP und HA einzuordnen	tendenziell langsamer
Gerüstfunktion	zeitlich eher begrenzt	abhängig vom HA-Anteil	längerfristig
Volumenstabilität	vergleichsweise geringer	ausgewogen und produktabhängig	vergleichsweise hoch
Verbleibende Partikel	tendenziell weniger	abhängig vom HA-Anteil	können länger bestehen bleiben
Osteokonduktion	ja	ja	ja
Menschliche oder tierische Herkunft	nein	nein	nein
Beeinflussende Faktoren	Porosität, Kristallinität, Partikelgröße	Mischungsverhältnis, Porosität, Kristallinität	Porosität, Kristallinität, Partikelgröße

Die Tabelle beschreibt allgemeine Tendenzen. Die tatsächlichen Eigenschaften eines Knochenersatzmaterials können aufgrund seiner Herstellung und Struktur davon abweichen.

Unterschiede bei der Resorption

β-TCP weist von den drei betrachteten Materialvarianten grundsätzlich die höhere Löslichkeit auf. Es kann im Verlauf der Heilung schrittweise abgebaut und durch neu gebildeten Knochen ersetzt werden. Damit dieser Prozess zu einem stabilen Ergebnis führt, sollten Materialabbau und Knochenneubildung zeitlich aufeinander abgestimmt sein.

Hydroxylapatit ist weniger löslich und wird langsamer resorbiert. Es kann seine Gerüstfunktion daher länger aufrechterhalten. Gleichzeitig können Materialpartikel über einen längeren Zeitraum im regenerierten Bereich verbleiben.

Bei BCP wird zunächst insbesondere der besser lösliche β-TCP-Anteil reduziert, während der Hydroxylapatit-Anteil länger erhalten bleibt. Das jeweilige Mischungsverhältnis beeinflusst daher das Resorptionsprofil:

• Ein höherer β-TCP-Anteil verschiebt das Material tendenziell in Richtung einer schnelleren Resorption.
• Ein höherer Hydroxylapatit-Anteil verschiebt es tendenziell in Richtung einer längerfristigen Gerüstfunktion.

Die Resorption lässt sich jedoch nicht allein aus den Prozentanteilen berechnen. Porosität, Oberfläche, Kristallinität und lokale biologische Bedingungen haben ebenfalls einen erheblichen Einfluss.

Unterschiede bei der Volumenstabilität

Die Volumenstabilität ist besonders relevant, wenn der augmentierte Bereich über eine längere Heilungsphase räumlich erhalten werden muss.

Hydroxylapatit bietet aufgrund seiner geringeren Löslichkeit grundsätzlich die längerfristigste mineralische Gerüststruktur. β-TCP verliert seine stützende Materialstruktur tendenziell schneller. BCP nimmt abhängig von seinem Mischungsverhältnis eine Zwischenstellung ein.

Das bedeutet jedoch nicht, dass Hydroxylapatit in jedem Fall die höchste klinische Stabilität gewährleistet. Entscheidend sind auch:

• Begrenzung und Größe des Defekts
• Stabilität und Immobilisierung des Augmentats
• verwendete Granulatgröße
• Abdeckung und Fixierung einer Membran
• Einheilzeit
• Weichgewebedruck
• regenerative Voraussetzungen des Empfängerlagers

Die chemische Zusammensetzung ist somit nur ein Teil des gesamten Stabilitätskonzepts.

Unterschiede bei der Knochenneubildung

Alle drei Materialien wirken in erster Linie osteokonduktiv. Sie stellen eine Struktur bereit, entlang derer neuer Knochen aus dem angrenzenden vitalen Knochen einwachsen kann.

Ein schnellerer Materialabbau bedeutet dabei nicht automatisch eine stärkere oder schnellere Knochenneubildung. Ebenso ist ein länger verbleibendes Material nicht automatisch biologisch ungünstiger. Für das Ergebnis ist vielmehr entscheidend, wie gut Materialstruktur, Resorption und Knochenregeneration zusammenspielen.

Das Einwachsen von Knochen wird unter anderem durch folgende Eigenschaften beeinflusst:

• zugängliche und miteinander verbundene Poren
• benetzbare Materialoberfläche
• ausreichende Durchblutung
• enger Kontakt zum vitalen Knochen
• mechanische Ruhe
• stabile Abdeckung des Defekts

Deshalb können auch Produkte derselben Materialgruppe unterschiedliche Ergebnisse zeigen.

Unterschiede beim langfristigen Materialverbleib

Bei β-TCP ist grundsätzlich mit einer stärkeren Reduktion der Materialpartikel zu rechnen. Ziel ist eine schrittweise Substitution durch neu gebildeten Knochen.

Bei Hydroxylapatit können mineralische Partikel länger in das neu entstandene Knochengewebe integriert bleiben. Sie bilden dort weiterhin eine osteokonduktive Struktur, sind aber nicht mit vitalem Knochen gleichzusetzen.

BCP führt zu einem kombinierten Erscheinungsbild: Während der β-TCP-Anteil zunehmend reduziert wird, können Hydroxylapatit-Partikel länger erhalten bleiben. Wie ausgeprägt dieser Effekt ist, hängt insbesondere vom HA-Anteil und der konkreten Produktstruktur ab.

Welches Material bietet welche grundsätzliche Ausrichtung?

Die Unterschiede lassen sich vereinfacht folgendermaßen zusammenfassen:

β-TCP

β-TCP ist grundsätzlich auf eine stärkere Resorption und schrittweise Substitution durch neu gebildeten Knochen ausgerichtet. Dabei muss berücksichtigt werden, ob die Knochenneubildung mit dem Materialabbau Schritt halten kann.

Hydroxylapatit

Hydroxylapatit ist auf eine längerfristige Gerüstfunktion und einen stabileren Erhalt des mineralischen Volumens ausgerichtet. Dafür können Materialpartikel länger im regenerierten Bereich verbleiben.

BCP

BCP verbindet einen resorbierbaren β-TCP-Anteil mit einem beständigeren Hydroxylapatit-Anteil. Das Verhältnis der beiden Phasen ermöglicht unterschiedliche Gewichtungen zwischen Resorption und Gerüststabilität.

Keines der drei Materialien ist grundsätzlich überlegen. Entscheidend ist, welches Eigenschaftsprofil zur Defektmorphologie, zum Behandlungsziel und zu den Voraussetzungen der jeweiligen Anwendung passt. Außerdem sind immer die Zweckbestimmung und die produktspezifischen Angaben des Herstellers zu berücksichtigen.

Welche weiteren Faktoren beeinflussen die Materialauswahl?

Die chemische Zusammensetzung allein entscheidet nicht darüber, wie sich ein Knochenersatzmaterial verhält. Auch Porosität, Oberfläche, Korngröße und Defektmorphologie beeinflussen die Knochenintegration, das Handling und die Stabilität des Augmentats.

Eine offene, miteinander verbundene Porenstruktur kann das Einwachsen von Gewebe und Gefäßen unterstützen. Gleichzeitig vergrößert eine hohe Porosität die Kontaktfläche und kann das Resorptionsverhalten beeinflussen. Sie kann jedoch auch die mechanische Festigkeit der keramischen Partikel reduzieren.

Die Korngröße wirkt sich unter anderem auf die Packungsdichte, die Zwischenräume im Augmentat und die Handhabung aus.

Kleinere Granulate lassen sich häufig gut an unregelmäßige Defekte anpassen, können aber dichter gepackt werden. Größere Granulate schaffen tendenziell größere Zwischenräume, benötigen jedoch ausreichend Platz und eine stabile Fixierung.

Für die Auswahl sind daher mehrere Faktoren gemeinsam zu betrachten:

• Art, Größe und Begrenzung des Defekts
• gewünschte Resorptionsgeschwindigkeit
• notwendige Volumenstabilität
• Porosität und Oberfläche des Materials
• Form und Größe der Granulate
• Durchblutung des Empfängerlagers
• Stabilität und Abdeckung des Augmentats
• vorgesehene Einheilzeit

Ob ein Material für eine konkrete Anwendung geeignet ist, richtet sich außerdem nach der Zweckbestimmung und den produktspezifischen Angaben des Herstellers.

Welches Knochenersatzmaterial ist das richtige?

Eine allgemeingültige Empfehlung für TCP, BCP oder Hydroxylapatit ist nicht möglich. Die Auswahl hängt davon ab, welche Eigenschaften für die jeweilige klinische Situation im Vordergrund stehen.

β-TCP kann in Betracht kommen, wenn eine stärkere Resorption und die schrittweise Substitution des Materials durch neu gebildeten Knochen gewünscht sind. Dabei muss die Knochenneubildung mit dem Materialabbau Schritt halten können.

Hydroxylapatit bietet sich grundsätzlich an, wenn eine langfristigere mineralische Gerüststruktur und ein stabiler Volumenerhalt im Vordergrund stehen. Dafür können Materialpartikel über einen längeren Zeitraum im regenerierten Bereich verbleiben.

BCP verbindet beide Ansätze. Der β-TCP-Anteil unterstützt die Resorption, während der Hydroxylapatit-Anteil länger zur Gerüstfunktion beiträgt. Das Mischungsverhältnis beeinflusst, welche der beiden Eigenschaften stärker ausgeprägt ist.

Neben der Materialklasse müssen immer auch die konkrete Produktstruktur, die klinischen Anforderungen und die individuellen Regenerationsbedingungen berücksichtigt werden.

Fazit: Resorption und Volumenstabilität abwägen

TCP, BCP und Hydroxylapatit sind synthetische Calciumphosphat-Keramiken mit osteokonduktiven Eigenschaften. Sie unterscheiden sich vor allem in ihrer Löslichkeit und darin, wie lange ihre mineralische Gerüststruktur im augmentierten Bereich erhalten bleibt.

β-TCP wird tendenziell schneller resorbiert. Hydroxylapatit weist eine geringere Löslichkeit auf und unterstützt eine längerfristige Volumenstabilität. BCP kombiniert beide Phasen, wobei das Verhältnis von β-TCP zu Hydroxylapatit das Materialverhalten mitbestimmt.

Die Auswahl sollte deshalb nicht allein anhand der Bezeichnung erfolgen. Entscheidend ist das Zusammenspiel aus Zusammensetzung, Porosität, Granulatgröße, Defektmorphologie und gewünschtem Heilungsverlauf. Keines der Materialien ist grundsätzlich überlegen – geeignet ist das Knochenersatzmaterial, dessen Eigenschaften am besten zur jeweiligen Anwendung passen.