Materialalterung in der Nähe von Zahnfüllungen: die Vorhersage von Dentinsklerose

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Dr. Ioanna Mantouvalou; Professor Dr. Paul Zaslansky
• Fachliche Zuordnung: Biomaterialien ; Zahnheilkunde; Mund-, Kiefer- und Gesichtschirurgie
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 396127899

Dentin-Sklerose ist ein rätselhafter Begriff, mit dem ein veränderter, aber nicht kariöser Zustand (oder ein Übergangsprozess) des tubulären, volumenbildenden Gewebes der Zähne beschrieben wird. Während einige Materialforscher sklerotisches Dentin als Synonym für verstopfte Tubuli betrachten, sehen andere in der Matrix aus mineralisierten Kollagenfasern im intertubulären Dentin (ITD) wichtige altersbedingte Veränderungen. Sklerose kann sich in einem physiologischen Prozess mit dem Alter entwickeln, entsteht aber auch in Dentin, welches an Füllungen angrenzt - möglicherweise eine Auswirkung der chemischen Diffusion aus den verwendeten Materialien. Aus klinischer Sicht ist Sklerose einerseits nachteilig, weil sie die Haltbarkeit von gebondeten Füllungen negativ beeinflusst, die Wurzelkanalbehandlung erschwert und die Wirksamkeit von Desinfektionsverfahren verringern kann. Andererseits kann die verringerte Permeabilität den Widerstand gegen das Eindringen von Bakterien erhöhen. Im Rahmen des Projekts wollen wir uns mit den füllungsbedingten zeitlichen Veränderungen der Permeabilität, der Eigenschaften und der chemischen Integrität der natürlichen Inhaltsstoffe des Dentins befassen und dabei das Biokomposit außerhalb der Tubuli genauer betrachten. Um dies zu erreichen, müssen wir die Diffusion durch die ITD besser verstehen, um zwischen der Imprägnierung in der Interzone und dem Fluss entlang der Tubuli unterscheiden zu können. Konkret wollen wir die Veränderungen der chemischen Zusammensetzung innerhalb der ITD, das die Tubuli umgibt, in zunehmenden Abständen entlang der Interzone zwischen Dentin und Füllungen als Funktion der Zeit und der Lagerung messen. Ergänzt wird dies durch die mechanische Charakterisierung des ITD in sklerotischem Dentin, wobei die Verformungsreaktionen der Nanokristalle mit nanomechanischen Tests in Verbindung gebracht werden. Wir werden die Diffusion und divalenter Diffusionselemente (Zn, Sr) als Marker für die Untersuchung der Diffusion zwischen Restaurationen und Dentin untersuchen. Und schließlich werden wir die Zn-Verteilung in natürlich gewachsenen Pulpasteinen in neuen Zähnen charakterisieren und Zusammenhänge zwischen dieser übermäßigen Pulpamineralisierung und sklerotischem Dentin aufklären. Diese Ziele werden mit Hilfe eines bildgebenden Ansatzes auf mehreren Längenskalen von mm bis nm unter Verwendung von Methoden wie konfokaler µXRF, (PCE-)µCT, FTIR und FIB-SEM angegangen. Mit dieser Vielzahl von Analysetechniken wird die Untersuchung verschiedener Merkmale wie Elementverteilungen, Mineraldichte, Eigenspannung oder Struktur des hierarchischen Bio-Nanokomposits Dentin möglich.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen
• Teilprojekt zu: FOR 2804: Werkstoffkunde von Zähnen in Funktion: Prinzipien widerstandsfähiger, dynamischer Grenzzonen
• Internationaler Bezug: Jordanien
• Kooperationspartner: Dr.-Ing. Gianluca Iori