Dentaler Durchbruch könnte Harz und Keramikfüllungen auslaufen lassen
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Anonim

Die Remineralisierung des Zahnschmelzes oder das Nachwachsen des Zahnschmelzes bleibt die größte Herausforderung im Bereich der Bionik. Doch ein Forscherteam aus China hat nun einen Weg gefunden, diese gewaltige Barriere zu überwinden und ein spezielles Gel zu entwickeln, das es dem Zahnschmelz ermöglicht, sich selbst zu reparieren.

Ein Nachwachsen des Zahnschmelzes galt bisher als nahezu unmöglich, da der Zahnschmelz ein stark mineralisiertes biologisches Gewebe ist. Auch Zahnschmelz ist eine rein anorganische Substanz, die sich mangels Zellen und einer bioorganischen Matrix nicht selbst reparieren kann.

Es ist das härteste Gewebe des menschlichen Körpers und enthält mit 96 % den höchsten Mineralstoffanteil. Der Zahnschmelz ist im Durchschnitt etwa 2 mm dick.

Trotz seiner Zähigkeit ist dieser durchscheinende Stoff anfällig für Abbau. Es ist besonders anfällig für Säuren aus Speisen und Getränken. Sobald der Zahnschmelz beschädigt ist, entwickeln Menschen Zahnkaries, die fast unerträgliche Schmerzen auslösen können.

Frühere Versuche, den Schmelz unter Verwendung einer Reihe von künstlichen Materialien wie Komposit, Keramik und Amalgam nachwachsen zu lassen, konnten aufgrund der mangelhaften Kompatibilität zwischen diesen künstlichen Materialien und dem nativen Schmelz keine dauerhafte Reparatur erzielen.

„Email ähnelt einer Schicht eines natürlichen anorganischen kristallinen Minerals und besteht hauptsächlich aus nichtstöchiometrischen fluoridierten Karbonatapatitkristallen, die dicht gepackt sind mit genau definierten Orientierungen, um eine auffallende Härte zu gewährleisten“, sagte Dr. Changyu Shao, Hauptautor der in der Zeitschrift veröffentlichten Studie der Wissenschaftsfortschritte.

Die Bemühungen eines Forschungsteams unter der Leitung von Prof. Ruikang Tang vom Department of Chemistry der Zhejiang University (zu dem auch Dr. Shao gehört) haben eine biomimetische regenerative Lösung entwickelt, die zur Reparatur einer Zahnhöhle angewendet werden könnte.

Diese Lösung ist ein spezielles Gel, das "eine biomimetische kristallin-amorphe Mineralisierungsgrenze bildet, um das Wachstum des Zahnschmelzes mit einer präzisen Aufrechterhaltung der ursprünglichen strukturellen Komplexität innerhalb von 48 Stunden zu induzieren".

Das Forschungsteam schlug einen neuartigen Ansatz für das Nachwachsen des Zahnschmelzes vor. Sie fanden heraus, dass das Mischen von Kalzium und Phosphationen – zwei Mineralien, die die Bausteine ​​des echten Zahnschmelzes sind – mit der Chemikalie Triethylamin in einer Alkohollösung dazu führt, dass der Zahnschmelz mit der gleichen Struktur wie die Zähne wächst.

Das Produkt dieser Mischung ist ein Gel, das die Zähne zur Selbstreparatur anregt.

Sie testeten das Gel, indem sie es auf menschliche Zähne auftrugen, die Patienten entnommen und mit Säure beschädigt wurden. Dann ließen sie die Zähne 48 Stunden lang in Flüssigkeitsbehältern, die die Mundumgebung nachahmen sollten.

Die Studie zeigte, dass das vom Forscherteam entwickelte Gel beim Auftragen auf menschliche Zähne die Schmelzschicht auf eine Dicke von etwa 2,5 Mikrometern reparierte. Es erreichte auch innerhalb von 48 Stunden die gleiche Struktur des natürlichen Zahnschmelzes.

„Die Materialien, die wir in den Experimenten verwendeten, waren identisch mit dem menschlichen Gewebe, wodurch ein vollständiges strukturelles Nachwachsen erreicht wurde“, sagte Dr. Liu Zhaoming, Mitautor der Studie.

Es sei jedoch nicht bewiesen, dass die Entdeckung in der „feindlichen Umgebung“des Mundes funktioniert, heißt es in der Studie. Zukünftige Studien werden dies bestätigen, aber es ist sicher, dass in naher Zukunft nachgewachsener Zahnschmelz an Menschen getestet wird.

„Obwohl wir eine präzise Duplizierung der hierarchischen und komplizierten Struktur im natürlichen Schmelz erreicht haben, gibt es ein breites Spektrum an Zahnkavitäten. Wir müssen unser regeneratives Modell für verschiedene Umstände entwickeln, um Kontrollierbarkeit und Wirksamkeit zu gewährleisten “, sagte Dr. Shao.

Dr. Helmut Cölfen, deutscher Professor für Physikalische Chemie an der Universität Konstanz, sagte: „Dies ist bisher die beste zahnschmelzregenerierende Substanz und hat das Potenzial, den Zahnschmelz klinisch in a Der wahre Sinn."

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