Antiseptischer Zahnersatz aus dem 3-D-Drucker
Im Rahmen seiner kooperativen Promotion an der Hochschule Osnabrück forscht Behnecke zusammen mit Mitarbeitern der Universität Osnabrück an additiv hergestellten, bioaktiven Materialien für die Medizintechnik. „Konkret soll ein Zahnersatz aus dem 3-D-Drucker mit dem Wirkstoff Chlorhexidin versetzt werden. Chlorhexidin wirkt antiseptisch. Gleichzeitig soll der Zahnersatz den hohen Anforderungen der Zahntechnik an das Material gerecht werden“, sagt Behnecke.
Der Ansatz dürfte für die konservierende Zahnheilkunde und die Prothetik durchaus interessant sein, weil sich mit solchen Konzepten ein erheblicher Zusatznutzen beispielsweise bei der Vermeidung von Sekundärkaries realisieren ließe.
Langfristige Wirkstofffreisetzung ist Hauptforschungsfeld
Eine der wichtigsten Fragen ist dabei die nach dem technisch realisierbaren Zeitraum, in dem antibakterielle Substanzen – hier CHX – aus dem Zahnersatz heraus freigesetzt werden können. Bennecke forscht aktuell mit speziellen Rezepturen von Kompositmaterialien, denen CHX in einer Form beigemischt werden muss, die eine stetige und möglichst langanhaltende Freisetzung ermöglicht. „Die Steuerung der Freisetzungskinetik ist eines der Hauptforschungsfelder des Projekts“, sagt Bennecke. Aktuell könne man eine messbare Wirkstoffmenge etwa zwei bis drei Monate lang freisetzen – angestrebt wird aber ein Zeitraum von mehreren Jahren.
Die Herstellung ist herausfordernd
Der Zahnersatz besteht aus einer Kombination flüssiger Monomere (Kunststoffe), speziellen Glaspartikeln und dem Wirkstoff. Die Bestandteile müssen eine homogene Masse bilden, damit sie mit dem 3-D-Drucker verarbeitet werden können. „Die gleichmäßige Verteilung des Wirkstoffs, aber auch die Entmischung des noch flüssigen Materials sind die größten Herausforderungen bei der Herstellung“, sagt Behnecke.
Die Masse wird von dem 3-D-Drucker in Schichten mittels ultravioletten Lichts ausgehärtet. Die Belichtungsdauer und -intensität müssen dabei so abgestimmt werden, dass der Wirkstoff stabil bleibt, aber gleichzeitig die mechanischen Eigenschaften der Bauteile gewährleistet sind.
Für eine optimale therapeutische Wirkung muss untersucht werden, wieviel Wirkstoff freigesetzt wird und wie lange dieser Vorgang dauert. So kann der nötige Wirkstoffgehalt im Material festlegen werden. „Außerdem soll die Herstellung mit den handelsüblichen Geräten möglich sein, die jetzt schon in den Praxen und Dentallaboren vorhanden sind, damit die Anwendung nicht daran scheitert, dass neue, teure Geräte angeschafft werden müssen“, sagt Behnecke.
Behneckes Promotion bildet die Grundlage für das Projekt 3D-Perm – Bioaktiver 3-D-gedruckter permanenter Zahnersatz. Das Projekt wird von der Europäischen Union gefördert.
