Herkömmliche Dentalimplantate beim Einzelzahnverlust erfordern zum derzeitigen Stand der Technik eine komplexe chirurgische Intervention und bürgen nicht unerhebliche Risiken für Patient:innen. Ein vielversprechender Ansatz ist der Einsatz Wurzelanaloger Implantate, welche die natürliche Zahnwurzel nachbilden sollen und ohne komplexe chirurgische Intervention und Spezialausbildung der Ärzt:innen einfach in die Extraktionswunde eingesetzt werden können. In der Vergangenheit konnten diese Implantate jedoch keinen klinischen Erfolg aufweisen, da sich kein parodontaler Faserapparat zum Knochen und Zahnfleisch ausgebildet hat. Ziel dieses Vorhabens ist dementsprechend die Erforschung und Entwicklung eines bionisch inspirierten und physiologisch integrierten Zahnimplantats, welches die Regeneration und den Erhalt des ursprünglichen Parodonts ermöglicht und darüber hinaus ohne komplexe chirurgische Intervention und für den Patienten risikoarm und schmerzarm eingesetzt werden kann. Hierfür soll zunächst über anorganischen 3D-Druck durch Projektpartner eine Zahnwurzel aus Titan realisiert werden. Diese ist der des natürlichen Zahns des Menschen nachempfunden und gleicht dieser auf makro- und mikroskopischer Ebene. Eine Oberflächenfunktionalisierung und zusätzliche Beschichtung der Implantatoberfläche über den 3D-Biodruck soll eine optimale Wachstumsumgebung für das den Zahn umgebende Gewebe und dort anliegende Zellen schaffen, sodass ein rechtwinkliges Einstrahlen von Sharpey-Fasern an der Implantat-Körper-Schnittstelle ermöglicht und somit eine Mukositis und Resorption von dünnen Knochenlamellen vermieden werden kann.

Die Biologisierung der Zahnoberfläche durch das Auftragen einer 3D-Bioprintingschicht wird in enger Abstimmung mit den Projektpartnern durch das IDD realisiert. Zur Lösung der Forschungsaufgabe werden verschiedene Hydrogelformulierungen erarbeitet, die biologisch und physikalisch für den Anwendungsfall geeignet und für diesen optimiert sind. Im Zuge der Hydrogelkomposition werden diese rheologisch und mechanisch charakterisiert und zellbiologisch untersucht. In enger Zusammenarbeit mit Projektpartnern wird ein neuartiger 3D-Biodruckprozess entwickelt, der das gezielte und schonende Applizieren der Biotinten auf rotationssymmetrischen und komplexen Geometrien ermöglicht. Daran anschließend wird das Implantat-Hydrogel-Interface charakterisiert und der Nachweis der Biofunktionalität des beschichteten Implantats geführt.