Neue DFG-Forschungsgruppe zu Materialwissenschaften in der Zahnmedizin

Robustere dentale Biomaterialien kommen

Wie lassen sich zahnärztliche Restaurationen beständiger machen? Dieser Frage gehen Forschende der Charité und der Technischen Universität (TU) Berlin nach. Eine große Rolle spielen dabei die Materialwissenschaften.

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Künstliche und natürliche Grenzzonen an einem mit dentalen Biomaterialien restaurierten Zahn sind verschiedenen mechanischen (links: Belastungen durch Druck, Zug und Scherung) und biologischen Einflüssen (rechts: Anhaftung und Eindringen von Bakterien, andere Wechselwirkungen mit biologischen Medien) ausgesetzt. © Zaslansky/Charité.

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Künstliche dentale Biomaterialien wie Keramiken, Metalllegierungen oder Komposite müssen jahrelang hohen Belastungen standhalten und trotzdem funktionieren. Zur Verankerung braucht es einen engen Kontakt zum verbleibenden gesunden Zahngewebe durch die Bildung sogenannter Grenzzonen. Die Beständigkeit ihrer natürlichen Vorbilder können diese dreidimensionalen Strukturen samt Zwischenschichten jedoch nie erreichen.

Bisherige dentale Biomaterialien können frühzeitig versagen

Aus diesem Grund versagen Restaurationen oft frühzeitig oder können sich ablösen. Die Forschenden der neuen medizinisch-materialwissenschaftlichen DFG-Forschungsgruppe FOR2804 „InterDent“, an der auch das Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie (HZB) und das Max-Planck-Institut für Kolloid- und Grenzflächenforschung (MPI-KG) in Potsdam beteiligt sind, möchten verstehen, wodurch diese Schwächen verursacht werden und so den Weg zu widerstandsfähigeren Grenzzonen ebnen.

„Durch die interdisziplinäre Zusammenarbeit sollen die Schlüsselparameter bestimmt werden, die eine Vorhersage möglicher Degradation erlauben und sich auch auf die klinische Anwendung übertragen lassen“, erklärt der Sprecher der Forschungsgruppe, Dr. Paul Zaslansky, Projektleiter am Institut für Zahn-, Mund- und Kieferheilkunde der Charité.

Vier Teilprojekte

Die Forscher machen es sich zum Ziel, verbesserte Werkstoffe wie dentale Biomaterialien für die Zahnmedizin zu schaffen. Dabei untersuchen sie Wechselwirkungen verschiedener Materialien mit den umgebenden Geweben. In einem Teilprojekt soll beispielsweise die Vorhersage der Alterung der Zahnhartsubstanz in der Nähe von Zahnfüllungen in Abhängigkeit vom verwendeten Füllungsmaterial ermöglicht werden. Hierfür analysieren die Forscher die mikrostrukturellen und chemischen Eigenschaften des Dentins im Zuge der Sklerosierung zerstörungsfrei und mit hoher Empfindlichkeit und Auflösung.

„Auf diese Weise wollen wir ein Modellsystem für die Dentinsklerose schaffen, das uns ein besseres Verständnis der Veränderungen von Struktur und Element-Zusammensetzung ermöglichen soll“, sagt Dr. Ioanna Mantouvalou vom HZB, die das Teilprojekt gemeinsam mit Dr. Zaslansky leitet. Ein anderes Teilprojekt widmet sich der Biofilm-Forschung, indem dessen Wachstum, Zusammensetzung, Mikrostruktur und Grenzflächen mit dentalen Materialien erforscht werden soll.

Interdisziplinäre Zusammenarbeit

Wie sich der Wurzelkanal des Zahns bei der Restauration gegenüber Bakterien versiegeln lässt, damit beschäftigt sich ein weiteres Teilprojekt. „Durch eine Kombination hochauflösender bildgebender Verfahren, digitaler Bildanalyse und mechanischer Testmethoden wollen wir Parameter, die für die Abdichtung der Grenzzone zwischen Biomaterialien und Zahnwurzel wesentlich sind, bestimmen und so die Grundlage für eine dauerhafte Versorgung am Wurzelkanal behandelter Zähne legen“, beschreibt Privatdozentin Dr. Kerstin Bitter von der Abteilung für Zahnerhaltung und Präventivzahnmedizin an der Charité das gemeinsame Projekt mit Prof. Fleck.

Damit dentale Biomaterialien die bestehenden Mängel und Limitierungen in Zukunft überwinden können, braucht es eine abgestimmte Nutzung von Ressourcen und Proben sowie eine Integration der Erkenntnisse aus allen Teilprojekten. Aus diesem Grund ist dem Koordinationsprojekt die interdisziplinäre Arbeit besonders wichtig.

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Quelle: idw