Magnesium in der Zahnmedizin

Ein Meilenstein für die Knochenregeneration und Gewebereparatur

Magnesium, das achthäufigste Element auf der Erde, spielt eine grundlegende Rolle bei verschiedenen physiologischen Prozessen im menschlichen Körper. Es dient als Kofaktor für über 300 Enzyme und beeinflusst wichtige Funktionen wie die Muskelkontraktion, die neuromuskuläre Erregungsübertragung, den Herzrhythmus und die Blutdruckregulierung. Etwa 50-60% des körpereigenen Magnesiums ist in den Knochen gespeichert. Aufgrund der Kombination aus Biokompatibilität, mechanischen Eigenschaften und biologischer Abbaubarkeit ist es heute ein vielversprechendes Biomaterial.

Magnesium auf einen Blick

  • Wichtig für gesunde Knochen und Knochenwachstum
  • Reguliert die Muskelkontraktion und unterstützt die Muskelfunktion
  • Bewahrt gute Nervenfunktion
  • Grundlegend für die Energieproduktion für zelluläre Prozesse
  • Essenziell für die Aufrechterhaltung eines gesunden Herzrhythmus und der Blutdruckregulierung

Magnesium in der modernen Zahnmedizin:

Heilung, Reparatur und Regeneration

Mechanische Stabilität und biologische Abbaubarkeit für optimale Knochenheilung
Im Gegensatz zu anderen metallischen Biomaterialien mit übermäßiger Rigidität bietet Magnesium eine einzigartige Kombination aus Formbarkeit und struktureller Integrität, wodurch es für biomedizinische Anwendungen gut geeignet ist 1, 2. Wird das Magnesiummetall in den menschlichen Körper implantiert, degradiert es auf natürliche Weise zu Magnesiumsalzen, die sicher und ohne Immunreaktion resorbiert werden.

Magnesium bietet die perfekte Kombination aus Stabilität und biologischer Abbaubarkeit für optimale Knochenheilung. Es unterstützt die Geweberegeneration, degradiert vollständig ohne Immunreaktionen und macht somit Entnahmeoperationen überflüssig – für eine effiziente, patientenfreundliche Heilung.

Der Verlauf der biologischen Degradierung bietet eine stabile Struktur während der kritischen Heilungsphase, die anschließend durch das eigene Gewebe des Patienten ersetzt wird 3. Darüber hinaus sorgt die Volumenstabilität des Magnesiums für optimale Bedingungen für das Knochenwachstum in der Defektstelle und verhindert gleichzeitig die Proliferation von Weichgewebe in dem für die Knochenregeneration erforderlichen kritischen Raum 3, 4.

The Ultimative Lösung

bei Knochendefekten und Brückenästhetik

“Die Materialien sind nach 4 Monaten vollständig resorbiert und es wurde ein vertikales und horizontales Knochenvolumen jenseits unserer Erwartungen erreicht. Die Produkte sind ein echter Durchbruch und werden im Bereich der Knochenaugmentation immense Veränderung bewirken.” Prof. Gabi Chaushu, Leiter der Abteilung für Mund-, Kiefer- und Gesichtschirurgie, Tel Aviv, Israel

Knochenregeneration und Osteogenese

Magnesiumionen verbessern die Mineralisierung und fördern die Knochenumbauprozesse.

Magnesium spielt durch seine vielfältigen biologischen Funktionen eine wesentliche Rolle bei der Osteogenese und Knochenneubildung. Magnesiumionen schaffen eine optimale Mikroumgebung für die Knochenregeneration, indem sie alkalische Bedingungen schaffen, sowie die Proliferation und Migration von aus dem Knochenmark stammenden mesenchymalen Stammzellen stimulieren, wodurch der Regenerationsprozess beschleunigt wird 5, 6.

Darüber hinaus fördern Mg2+-Ionen die Adhäsion, Proliferation und Differenzierung von Osteoblasten, indem sie ausschlaggebende Signalwege aktivieren. Diese Aktivierung treibt die Produktion essentieller Knochenmatrixproteine an, die wiederum die Angiogenese, die Knochenheilung und eine robuste Geweberegeneration unterstützen 7-10. Bei zahnmedizinischen Anwendungen ist diese Eigenschaft besonders wichtig für die Augmentation des Alveolarknochens, wo ein schnelles Knochenwachstum für die Stabilisierung von Implantaten und die Rekonstruktion von Knochendefekten entscheidend ist.

Dentalprodukte
mit Magnesium

Jedes Verfahren zur Knochenaugmentation ist einzigartig, was die Verwendung von Materialien mit diversen Eigenschaften erfordert. Bislang hatte man die Wahl zwischen mechanisch stabilen, nicht resorbierbaren Materialien, die entweder dauerhaft in situ verbleiben oder mit einem zweiten Eingriff entfernt werden, oder resorbierbaren Materialien, die entweder weich und standfest oder hart und spröde sind. Um den Bedarf nach einem resorbierbaren Augmentationsmaterial zu decken, das sowohl stark als auch standfest ist, wurde die NOVAMag®Produktlinie entwickelt.

Bildung von kortikalem KNochen und Knochenqualität

Die Rolle von Magnesium bei der Osteogenese beinhaltet die Bildung der Kortikalis, der dichten äußeren Schicht des Knochens, die für strukturelle Integrität und Halt sorgt. Forschungen zeigen, dass Biomaterialien auf Magnesiumbasis die Funktion der Osteoblasten steigern, die Ablagerung von Mineralien fördern und die Bildung der Knochenrinde beschleunigen. Einige Studien deuten ebenfalls darauf hin, dass aus Magnesium gewonnene Materialien im Vergleich zu herkömmlichen Biomaterialien zur Entwicklung einer gleichmäßigeren und dichteren Knochenstruktur führen. Darüber hinaus wurde festgestellt, dass die Abbauprodukte von Magnesium, wie z. B. Magnesiumhydroxid, die lokale Mineralisierung fördern, was die Entwicklung und Stärkung des kortikalen Knochens zusätzlich unterstützt 11,12.

Magnesium unterstützt die Knochenmineralisierung und verbessert die Mikroarchitektur der Knochen.

“Seit der Entdeckung der NOVAMag®-Membran, einer stabilen, resorbierbaren Magnesiummembran, haben sich meine Knochenaugmentationstechniken weiterentwickelt und sind nun minimalinvasiver, moderner und durchweg erfolgreich.

Dr. Hassan Maghaireh Implantologe, Großbritannien

Ein natürlicher Vorteil in der Zahnmedizin
Die ideale Barrieremembran ist stabil genug, um den Defekt zu schützen, aber dennoch resorbierbar, und sichert die Zellokklusivität während der Heilung. Membranen auf Magnesiumbasis sind perfekt für regenerative Operationen geeignet, da sie die mechanische Stabilität von herkömmlichen Metallmembranen bieten und gleichzeitig einen zuverlässigen Abbau und vollständige Resorption gewährleisten. Dadurch entfällt die Notwendigkeit, die Membran in einer Folgeoperation zu entfernen, wodurch Invasivität und Behandlungszeit reduziert werden.

Siehe Dr. Erick Motas Webinar:
Management von kompromittierten Alveolen mit der Magnesium Shield Technik.

Das Webinar ist auf Spanisch mit englischen Untertiteln.

Magnesium in der Knochen- und GewebeRegeneration

  • Steigert die Aktivität von Osteoblasten und fördert die Knochenumbauprozesse.
  • Verbessert die Mikroarchitektur des Knochens und beschleunigt die Bildung von kortikalem Knochen
  • Stimuliert die Angiogenese und trägt dadurch zur Nährstoffversorgung des umliegenden Gewebes bei.
  • Reguliert die Immunantwort um optimale Bedingungen für die Osteogenese zu schaffen.

Treibstoff für schnellere Knochenheilung :
Verbesserte Vaskularisierung bei der Knochenneubildung

Magnesium fördert die Angiogenese
und verbessert die Blutversorgung des umliegenden Gewebes.

Der biologische Abbauprozess von Magnesium setzt unter anderem Mg2+-Ionen frei, die nachweislich die Angiogenese stimulieren, wodurch hingegen die Gewebereparatur unterstützt wird. Darüber hinaus verbessern die Magnesiumionen nachweislich angiogene Reaktionen, die essenziell für die Versorgung des sich regenerierenden Knochengewebes mit Sauerstoff und Nährstoffen sind. Eine adäquate Vaskularisierung und mit eingehende effektive Blutversorgung beschleunigt die Heilung von Knochendefekten, unterstützt die Integration von Zahnimplantaten und spielt eine zentrale Rolle für Geweberegenerationstechniken, bei denen die Heilung von Weichgewebe ebenso wichtig ist wie die Knochenregeneration 13,14.

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Von den Experten lernen

Hier finden Sie Informationen über die neuesten Publikationen, chirurgische Videos und Webinare mit internationalen Experten auf diesem Gebiet. Erfahren Sie, wie Sie die besten Ergebnisse für Ihre Zahnarztpraxis erzielen können.

  1. Zheng, Y. F., Gu, X. N. and Witte, F. (2014) ‘Biodegradable metals’, Materials Science and Engineering R: Reports, 77, pp.1–34. doi: 10.1016/j.mser.2014.01.001
  2. Wang, Jiali et al. (2012) ‘Surface modification of magnesium alloys developed for bioabsorbable orthopedic implants: A General review’, Journal of Biomedical Materials Research – Part B Applied Biomaterials, 100 B(6), pp. 1691–1701. doi: 10.1002/ jbm.b.32707
  3. Al Alawi, A. M., Majoni, S. W., & Falhammar, H. (2018). Magnesium and Human Health: Perspectives and Research Directions. International journal of endocrinology, 2018, 9041694. https://doi.org/10.1155/2018/9041694
  4. Yuan Chen, Siming Zhang, Jiaxiang Bai, Yao Yang, Yingjie Wang, Yanling Zhou, Wei Jiang, Junjie Wang, Junchen Zhu, Chen Zhu, Xianzuo Zhang, Magnesium-based biomaterials for coordinated tissue repair: A comprehensive overview of design strategies, advantages, and challenges, Journal of Magnesium and Alloys, Volume 12, Issue 8, 2024, Pages 3025-3061, ISSN 2213-9567, https://doi.org/10.1016/j.jma.2024.05.028.
  5. Qi, T., Weng, J., Yu, F., Zhang, W., Li, G., Qin, H., Tan, Z., & Zeng, H. (2021). Insights into the Role of Magnesium Ions in Affecting Osteogenic Differentiation of Mesenchymal Stem Cells. Biological trace element research, 199(2), 559–567. https://doi.org/10.1007/s12011-020-02183-y
  6. Jing, X., Ding, Q., Wu, Q., Su, W., Yu, K., Su, Y., Ye, B., Gao, Q., Sun, T., & Guo, X. (2021). Magnesium-based materials in orthopaedics: material properties and animal models. Biomaterials translational, 2(3), 197–213. https://doi.org/10.12336/biomatertransl.2021.03.004
  7. R. Abhinandan, S. Pranav Adithya, D. Saleth Sidharthan, K. Balagangadharan, N. Selvamurugan, Synthesis and characterization of magnesium diboride nanosheets in alginate/polyvinyl alcohol scaffolds for bone tissue engineering, Colloids and Surfaces B: Biointerfaces, Volume 203, 2021, 111771, ISSN 0927-7765, https://doi.org/10.1016/j.colsurfb.2021.111771
  8. Zhang X, Zu H, Zhao D, Yang K, Tian S, Yu X, Lu F, Liu B, Yu X, Wang B, Wang W, Huang S, Wang Y, Wang Z, Zhang Z. Ion channel functional protein kinase TRPM7 regulates Mg ions to promote the osteoinduction of human osteoblast via PI3K pathway: In vitro simulation of the bone-repairing effect of Mg-based alloy implant. Acta Biomater. 2017 Nov;63:369-382. doi: 10.1016/j.actbio.2017.08.051. Epub 2017 Sep 4. PMID: 28882757.
  9. Jing, X., Ding, Q., Wu, Q., Su, W., Yu, K., Su, Y., Ye, B., Gao, Q., Sun, T., & Guo, X. (2021). Magnesium-based materials in orthopaedics: material properties and animal models. Biomaterials translational, 2(3), 197–213. https://doi.org/10.12336/biomatertransl.2021.03.004
  10. Zhai Z, Qu X, Li H, Yang K, Wan P, Tan L, Ouyang Z, Liu X, Tian B, Xiao F, Wang W, Jiang C, Tang T, Fan Q, Qin A, Dai K. The effect of metallic magnesium degradation products on osteoclast-induced osteolysis and attenuation of NF-κB and NFATc1 signaling. Biomaterials. 2014 Aug;35(24):6299-310. doi: 10.1016/j.biomaterials.2014.04.044. Epub 2014 May 9. PMID: 24816285.
  11. H.-S. Han, I. Jun, H.-K. Seok, K.-S. Lee, K. Lee, F. Witte, D. Mantovani, Y.-C. Kim, S. Glyn-Jones, J. R. Edwards, Biodegradable Magnesium Alloys Promote Angio-Osteogenesis to Enhance Bone Repair. Adv. Sci. 2020, 7, 2000800. https://doi.org/10.1002/advs.202000800
  12. Zanjing Zhai, Xinhua Qu, Haowei Li, Ke Yang, Peng Wan, Lili Tan, Zhengxiao Ouyang, Xuqiang Liu, Bo Tian, Fei Xiao, Wengang Wang, Chuan Jiang, Tingting Tang, Qiming Fan, An Qin, Kerong Dai,The effect of metallic magnesium degradation products on osteoclast-induced osteolysis and attenuation of NF-κB and NFATc1 signaling, Biomaterials, Volume 35, Issue 24, 2014, Pages 6299-6310, ISSN 0142-9612, https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2014.04.044
  13. Larsson L, Decker AM, Nibali L, Pilipchuk SP, Berglundh T, Giannobile WV. Regenerative Medicine for Periodontal and Peri-implant Diseases. J Dent Res. 2016 Mar;95(3):255-66. doi: 10.1177/0022034515618887. Epub 2015 Nov 25. PMID: 26608580; PMCID: PMC4766955.
  14. Farré-Guasch, E., Bravenboer, N., Helder, M. N., Schulten, E. A. J. M., Ten Bruggenkate, C. M., & Klein-Nulend, J. (2018). Blood Vessel Formation and Bone Regeneration Potential of the Stromal Vascular Fraction Seeded on a Calcium Phosphate Scaffold in the Human Maxillary Sinus Floor Elevation Model. Materials (Basel, Switzerland), 11(1), 161. https://doi.org/10.3390/ma11010161