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Projekt
Struktur und Schädigungswiderstand auf der Nano- und Mikroskala der Zement-Dentin-Grenze
Antragstellerinnen / Antragsteller
Professorin Dr.-Ing. Claudia Fleck; Professor Dr. Sebastian Paris
Fachliche Zuordnung
Biomaterialien
Förderung
Förderung seit 2021
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 396127899
Säugetierzähne sind mit dem Kieferknochen über das parodontale Ligament und das Wurzelzement verbunden, das das Wurzeldentin umgibt. Dentin und Zement, ungefähr gleich steife knöcherne Gewebe, sind über die dünne, nachgiebigere Zement-Dentin-Grenze (ZDG) verbunden. Im Laufe eines Menschenlebens erträgt die ZDG beim Kauen millionenfach aufgebrachte Spannungszyklen, ohne dass klinisch ein Versagen beobachtet wird, und das ohne Möglichkeit der Selbstheilung. Vielleicht nicht zuletzt auf Grund dieser klinischen Unauffälligkeit sind die Mikrostruktur und die mechanischen Eigenschaften der ZDG bis heute nur wenig untersucht. Die ZDG ist außerdem im Vergleich mit Dentin und Zement weniger porös. Möglicherweise stellt sie somit eine Permeabilitätsgrenze für Zellen, Säuren und Nebenprodukte von Bakterien und die Bakterien selbst dar. Sie könnte deshalb eine Rolle in pathologischen Prozessen wie Wurzelresorption, Wurzelkaries und Wurzelkanalentzündungen spielen. In FOR2804 ist unser Ziel, den Zusammenhang zwischen Mikrostruktur und Ermüdungseigenschaften dieser widerstandsfähigen Grenzzone besser zu verstehen. Hierdurch wollen wir die Design-Prinzipien aufdecken, die Grundlage ihrer dauerhaften Ermüdungsresistenz sind, und wir werden Aspekte der Permeabilität und der Rolle der ZDG in pathologischen Prozessen adressieren. Insbesondere werden wir ihre Rolle bei Wurzelkaries und Diffusionsprozessen durch chemische und bakterielle Kariesmodelle untersuchen. Weiterhin möchten wir verstehen, ob sich die über die Wurzeloberfläche regional unterschiedlichen mechanischen Beanspruchungen in der Mikro- und Nanostruktur widerspiegeln und ob sich im Laufe der Zeit verändernde Beanspruchungen zu adaptiven Veränderungen der ZDG führen. Wir planen: die Charakterisierung der Mikro- und Nanostruktur und der mikro- und nanomechanischen Eigenschaften der ZDG, unter Berücksichtigung von Spezies und Zahnart, für verschiedene Wurzelbereiche; Fokussierung auf die organischen Komponenten und mögliche Veränderungen des Eigenspannungszustands in der Mineralphase in Folge von Wurzelkaries, und auf den Einfluss bakterieller Säuren auf die quasistatischen und Ermüdungseigenschaften, durch Untersuchung von Proben aus der Nähe des Kariesangriffs oder in durch Diffusion beeinflussten Bereichen, unter Berücksichtigung der veränderten Beanspruchung durch die Kariesläsionen, evaluiert mit Hilfe von Finite Elemente Simulation; die Charakterisierung der mikro- und nanomechanischen Eigenschaften der ZDG in Abhängigkeit verschiedener in vivo-Beanspruchungssituationen; gemeinsam mit anderen InterDent2-Projekten Ermüdungsuntersuchungen an dentalen Grenzzonen, wo Eigenspannungen und Verklammerung auftreten. Auf diese Weise wollen wir ein besseres Verständnis der Struktur- Eigenschaft-Beziehungen und der Funktion der ZDG erreichen und allgemeine werkstoffbasierte Design-Prinzipien abzuleiten, die zu einer dauerhaft ermüdungsbeständigen Verbindung zweier steiferer Materialien führen.
DFG-Verfahren
Forschungsgruppen
