(Bio)Mineralisierung: Künstlicher Zahnschmelz

Thema

Hydroxylapatit (HAp) bietet Vorzüge in der Dentalmedizin. Es kommt zu ca. 95 Prozent natürlich im Zahnschmelz vor und überzeugt durch seine Härte und Beständigkeit gegenüber Säuren, Basen, Druck oder Abnutzung. Diese Materialvorteile nutzen die Forschenden der IKTS-Gruppe »Biologisierte Materialien und Strukturen« für eine spezielle Art der Biomineralisierung. Sie erlaubt die Herstellung eines biomimetischen Zahnschmelzes (Hydroxylapatit), der Schmelzregeneration und -restauration ermöglichen soll. Dafür wird das Prinzip, das zur Bildung des natürlichen Zahnschmelzes (= Enamels) führt, künstlich nachgeahmt. Hierzu werden die dreidimensional organisierten, schmelzanalogen HAp-Kristallite, die über eine der Schmelzmatrix entsprechenden organischen »Kitt-Substanz« miteinander verbunden sind, synthetisiert und zur Behandlung von Schmelzdefekten bereitgestellt. Bisher gibt es in der Zahnmedizin keine derartigen künstlichen biomimetischen Reparaturansätze. Mit dem Projekt »ArtEnamel« will die IKTS-Gruppe versuchen, diese Lücke zu schließen.

Die jüngsten Erkenntnisse zur Zahnschmelzbildung ermöglichen nun, das Mineralisationsverfahren anzupassen, mehr Material zu synthetisieren und so sowohl eine dreidimensional flächige Beschichtung von Implantatwerkstoffen, Kronen und Suprakonstruktionen durchzuführen als auch nachgeschaltete Strukturgebungsprozesse auszuführen. Über dieses Projekt hinaus wollen die Beteiligten das Prinzip des Mineralisierungs-/Konsolidierungsansatzes auch auf andere (technisch relevante) tribologische Materialsysteme übertragen.

© Fraunhofer IKTS
REM-Aufnahme von mineralisiertem Hydroxylapatit auf einem Zahnkeim – Darstellungsgröße 200 µm.
© Fraunhofer IKTS
REM-Aufnahme von mineralisiertem Hydroxylapatit auf einem Zahnkeim – Darstellungsgröße 20 µm.
© Fraunhofer IKTS
REM-Aufnahme von mineralisiertem Hydroxylapatit auf einem Zahnkeim – Darstellungsgröße 5 µm.

Die Arbeitsgruppe »Biologisierte Materialien und Strukturen« bietet ihren Forschungspartnern und Kunden in gemeinsamen Projekten ihre Expertise. Gerne entwickeln wir mit Ihnen neue Ideen und erschließen sowohl in Machbarkeitsstudien als auch spezifischen Produktentwicklungen gemeinsam neue Themenfelder und industrielle Anwendungen.