Eine neue non-invasive präventive Maßnahme in der Kariologie: Die Laserbasierte Zahnbeschichtung. Erforschung von zahnmedizinischen, werkstoffkundlichen und lasertechnischen Aspekten.

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professorin Marcella Esteves Oliveira, Ph.D.; Professor Dr.-Ing. Horst Fischer; Professor Dr. Reinhart Poprawe
• Fachliche Zuordnung: Zahnheilkunde; Mund-, Kiefer- und Gesichtschirurgie ; Beschichtungs- und Oberflächentechnik
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 253578142

Nach Erhebungen der Weltgesundheitsorganisation sind aktuell weltweit 60 - 90 % der Schulkinder an Karies erkrankt. Bei Kindern bis 12 Jahren ist Karies jedoch meist in den Fissuren der Seitenzähne lokalisiert. In diesen schwer zugänglichen Bereichen ist die Effektivität von Fluoriden nur gering. Andere Präventivmaßnahmen, wie z. B. die Fissurenversieglung mit Kunststoffmaterialien, sind langfristig nur mäßig zielführend. Die Misserfolgsrate liegt hier bei 30 bis 55 % nach 5 Jahren, und ist meist durch einen nicht ausreichenden adhäsiven Verbund zwischen Füllungsmaterial und Zahnoberfläche verursacht. Zusätzlich zur Kariesproblematik wird ein Anstieg einer anderen Art des Zahnsubstanzverlustes beobachtet. Die auf Säureangriffe zurückzuführende Erosion des Zahnschmelzes (Demineralisation) kann eine ausgeprägte Zerstörung der Zähne verursachen, welche durch mechanische Einflüsse (z. B. Zähneputzen) noch verstärkt wird. Auch für diesen säurebedingten Zahnhartsubstanzverlust sind die derzeit zur Verfügung stehenden präventiven Maßnahmen (Ernährungsumstellung/ Fluoride) nur mäßig erfolgreich und stark von der Patientenmitarbeit abhängig. Das Ziel dieses Projektes ist es, mit einer neuartigen Zahnoberflächenbeschichtung in einem non-invasiven Verfahren einen signifikant gesteigerten Karies- und Erosionsschutz zu erzielen, um besonders gefährdete Hartsubstanzbereiche von Patienten mit hohem Kariesrisiko oder übermäßiger dentaler Erosion zu schützen. Hierfür wird ein laserbasiertes Beschichtungsverfahren erforscht, das die Überführung eines auf die Zahnoberfläche aufgetragenen Materials in eine keramische Schutzschicht ermöglicht. Ein grundlegendes Verständnis der materialkundlichen Vorgänge und der chemischen und strukturellen Veränderung der Zahnhartsubstanzen während dieses Prozesses soll eine feste Verbindung zwischen der Oberfläche des natürlichen Zahnes und einer Keramikschicht ermöglichen. Eine wichtige Herausforderung bei diesem Vorhaben besteht in der für die Überführung in eine geschlossene Schicht erforderlichen hohen Temperatur auf der einen Seite und der zum Teil sehr niedrigen Temperaturstabilitäten der Zahnsubstanzen auf der anderen Seite. Im Pulpa-Gewebe wird beispielsweise bereits ab einer Temperaturerhöhung von 5,5 °C eine irreversible Schädigung hervorgerufen. Dieser Herausforderung wird im Rahmen des beantragten Vorhabens materialseitig durch Verwendung eines angepassten glaskeramischen Beschichtungsmaterials mit im Vergleich zu rein keramischen Materialien signifikant reduzierter Schmelztemperatur begegnet. Weiterhin wird die exakte örtliche und zeitliche Steuerbarkeit der Laserstrahlung dazu genutzt, die Temperatur-Zeit-Zyklen gezielt so einzustellen, dass eine Schädigung der Zahnsubstanz vermieden werden kann. Zur Analyse der präventiven Einsetzbarkeit eines solchen Werkstoffverbundes werden die Schichten klinikähnlichen kariösen, erosiven und mechanischen Angriffen (in vitro und in situ) ausgesetzt und systematisch deren klinische und präventive Anwendung erforschen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen