Faserverbunde für den hohlen Zahn

Nachwuchswissenschaftler der TU Dresden platzierten erfolgreich einen Gemeinschaftsantrag bei der sechsten Nachwuchsakademie der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG). Dr. Marie-Theres Weber, wissenschaftliche Mitarbeiterin der Poliklinik für Zahnerhaltung mit Bereich Kinderzahnheilkunde (ZMK) des Universitätsklinikums Carl Gustav Carus und Dr. Martin Dannemann wissenschaftlicher Mitarbeiter des Instituts für Leichtbau und Kunststofftechnik (ILK) der TU Dresden wollen im Gemeinschaftsprojekt MINDENDO neuartige Instrumentenspitzen in Faserverbundbauweise zur Ultraschallreinigung von Zahnwurzelkanälen entwickeln.

Hohe Materialanforderungen
Bei der endodontischen Behandlung ist die Entfernung von bakteriell infiziertem, nekrotischem Gewebe sowie von abgetragener Zahnhartsubstanz (Wurzeldentinspäne) von besonderer Bedeutung. Das verzweigte und oft stark gekrümmte Wurzelkanalsystem lässt sich mechanisch nicht gänzlich aufbereiten und reinigen. Ergänzend müssen deshalb desinfizierende Spüllösungen zur chemo-mechanischen Aufbereitung verwendet werden, um den bakteriellen Biofilm und Debris vollumfänglich zu entfernen. Vibrationssysteme mit ultraschallerregten Instrumentenspitzen sind ein anerkanntes Verfahren, um die Spülwirkung zu optimieren. An die strukturmechanischen Eigenschaften dieser Instrumentenspitzen werden sehr hohe Anforderungen gestellt. Dazu zählt unter anderem eine hohe Verformbarkeit, um die Anpassung an die zum Teil sehr stark gekrümmten Zahnwurzelkanäle zu möglichen.

Konventionelle Instrumentenspitzen aus Nickel-Titan-Legierungen passen sich aufgrund ihrer hohen Verformbarkeit selbst an stark gekrümmte Kanalgeometrien an und erbringen gleichzeitig eine hohe Reinigungsleistung. Ein wesentlicher Nachteil dieser Materialien besteht jedoch im spontanen Versagen. Die in einem solchen Fall im Wurzelkanal festsitzenden Fragmente können meist nur sehr zeitaufwändig durch Spezialisten entfernt werden oder müssen in besonders schwierigen Situationen im Wurzelkanal verbleiben.
Der Einsatz von Instrumentenspitzen aus Kunststoff verringert die Gefahr eines derartigen Versagens signifikant. Durch die wesentlich geringeren Steifigkeitseigenschaften und die höhere Materialdämpfung ergibt sich jedoch eine wesentlich geringere Reinigungsleistung.

Endodontische Instrumentenspitzen aus GF-PEEK
Das Ziel der Untersuchungen im DFG-Projekt „MINDENDO – Entwicklung von Miniaturstrukturen aus Faserkunststoffverbundwerkstoffen für die ultraschallbasierte Dekontamination von non-shedding surfaces im menschlichen Organismus“ ist die Realisierung einer Instrumentenspitze in Verbundbauweise. Faserkunststoffverbunde (FKV) sind wegen ihrer hervorragenden mechanischen und funktionalen Eigenschaften wie Steifigkeit, Festigkeit und Versagenstoleranz für Anwendungen im zahnmedizinischen Bereich vielversprechende Werkstoffgruppen. In ersten Vorarbeiten untersuchten die Wissenschaftler das Einsatzpotential von FKV für Ultraschallspitzen. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen weisen grundsätzlich die Fertigbarkeit und Funktionsfähigkeit der FKV-Ultraschallnadeln nach.

Die folgenden Arbeiten beschäftigen sich mit der Erstellung repräsentativer Wurzelkanalgeometrien, der Modellierung des Schwingungs- und Versagensverhaltens der Miniaturstrukturen im Wurzelkanal sowie der Fertigung und experimentellen Charakterisierung von FKV-Miniaturstrukturen.

DFG-Nachwuchsakademie
Die DFG fördert Nachwuchswissenschaftler mit dem Ziel, in einem Forschungsgebiet, in dem Mangel an wissenschaftlichem Nachwuchs besteht, Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern in einem frühen Stadium der Karriere Anregung und Unterstützung zu bieten, um eigene Forschungsprojekte vorzubereiten und für die erste eigene Projektleitung Drittmittel einzuwerben.

Kontakt
Technische Universität Dresden
Institut für Leichtbau und Kunststofftechnik
Dr.-Ing. Martin Dannemann
Tel.: 0351 / 463 38134
E-Mail:

Universitätsklinikum Carl Gustav Carus an der Technischen Universität Dresden
Poliklinik für Zahnerhaltung
Dr. med. dent. Marie-Theres Weber
Tel. 0351 / 458 2713
E-Mail: