Schweizer arbeiten an antibakterieller Zahnschiene

Die Eidgenössischen Materialprüfungs- und Forschungsanstalt (Empa) in der Schweiz hat mit der tschechischen Palacký-Universität Olmütz eine umweltfreundliche und bioverträgliche Oberflächenbeschichtung aus Kunststoff entwickelt, die Keime zuverlässig abtötet. Der Clou: Die Wirkung lässt sich immer wieder aufs Neue durch die Bestrahlung mit Licht aktivieren.

„Das neue Material ist so konzipiert, dass Mikroorganismen lokal und schnell abgetötet werden“, erklärt Empa-Forscher Giacomo Reina vom „Nanomaterials in Health“-Labor in St. Gallen. Hierzu wurde ein Grundgerüst aus Polyvinylalkohol verwendet, einem bioverträglichen Kunststoff, der auch in der Lebensmittelmittelindustrie eingesetzt wird. Eingebettet in diese Matrix ist eigens synthetisierte Graphensäure, die sich wegen ihrer chemischen Eigenschaften als antimikrobielle Beschichtung eignet. Ihr volles Potenzial lässt sich dabei durch die Verwendung von Nahinfrarot-Licht ausschöpfen.

Sobald das Kompositmaterial damit bestrahlt wird, entfaltet es seine Doppelstrategie: Zum einen absorbiert es die Energie des Infrarotlichts und wandelt sie in keimtötende Hitze um. Zum anderen wird die Bildung von Sauerstoffradikalen angeregt, die den Krankheitserregern zusätzlichen Schaden zufügen.

Eine erste Anwendung für die antimikrobielle Beschichtung wird derzeit für die Zahnmedizin entwickelt. Dazu arbeitet das Empa-Team mit dem Zentrum für Zahnmedizin der Universität Zürich an einer Zahnschiene, die Mikroorganismen in der Mundhöhle abtötet.

Die Keimflora im Mund ist bekanntlich ein besonders unangenehmer Gegner im Kampf gegen Infektionserreger: Hier tummeln sich komplexe Gemeinschaften von Bakterien in unzugänglichen Nischen, eingebettet in eine selbst produzierte schleimige Matrix. Antibiotika und Desinfektionsmittel durchdringen diese widerstandsfähigen Biofilme kaum. „So können die Keime ungehindert Zähne ruinieren oder sogar zu ausgedehnten Infektionen im Körper führen“, erinnern die Forschenden.

Darum arbeitet das interdisziplinäre Team um Reina an einer Kunststoffschiene, in die Nanomaterialien wie Graphensäure stabil integriert werden. Die Idee: Da Nahinfrarotlicht das Gewebe einige Zentimeter tief durchdringen kann, kann die Schiene in der Mundhöhle platziert und von außen durch eine Lichtquelle aktiviert werden, und zwar immer wieder.