Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Zahnimplantate unter Strom

08.03.2011
Infektionen an Zahnimplantaten sind gefürchtet. Das Risiko ist gross, dass sich dadurch der Kieferknochen zurückbildet. Forschende der ETH und der Universität Zürich haben nun eine Methode entwickelt, die den entzündungsverursachenden Bakterien effizient zu Leibe rücken könnte.

Die Titanschraube eines Zahnimplantats unter Strom setzen? Was eher nach einer Foltermethode tönt, ist völlig ungefährlich und medizinisch durchaus sinnvoll, denn die richtige Dosis Strom lässt Bakterien absterben. Allerdings ist alles eine Frage des Masses: Die wenigen Milliampere, die dafür ausreichen, werden vom Patienten kaum wahrgenommen oder äussern sich höchstens durch ein leichtes Muskelzucken. Das zeigen die Experimente, die Dirk Mohn im Rahmen seiner Doktorarbeit bei ETH-Professor Wendelin Stark vom Institut für Chemie- und Bioingenieurwissenschaften in Zusammenarbeit mit Thomas Imfeld, Professor am Zentrum für Zahnmedizin der Universität Zürich, durchgeführt hat.

Zehn Prozent der Implantate machen Probleme
In den letzten zehn Jahren hat sich die Zahl der eingesetzten Zahnimplantate in Europa und den USA verdoppelt. «In den industrialisierten Ländern wurden im Jahr 2009 schätzungsweise fünf Millionen Zahnimplantate eingesetzt, davon etwa eine Million in Deutschland und 100'000 in der Schweiz», sagt Thomas Imfeld. Bei circa zehn Prozent der Implantate treten Probleme auf, meist im ersten Jahr nach dem Eingriff. Das Implantat verheilt erst gar nicht mit dem Knochen oder das Gewebe rund um ein Implantat kann sich infizieren. Eine Infektion kann schliesslich bis zum Knochenschwund führen und dazu, dass das Implantat wieder entfernt werden muss.

Die Behandlung solcher Entzündungen erfolgt heute mechanisch oder mit lokal angewendeten Antibiotika – dies bedeutet in vielen Fällen eine Belastung für die Patienten und Patientinnen. Ziel der Zürcher Forscher war es deshalb, ein nicht-invasives Verfahren zu entwickeln, um diese Entzündungen effizient und schonend zu behandeln. «Die Idee stammt aus der Wasserreinigung, wo durch die klassische Elektrolyse keimfreies Wasser produziert wird», sagt Dirk Mohn. Um die Situation im Kiefer zu simulieren, nutzen die Wissenschaftler ein mit physiologischer Kochsalzlösung hergestelltes Gelatinepräparat. In dieses platzierten sie original Titan-Implantate, die sie zuvor mit einem Bakterienfilm aus E.coli-Bakterien beschichteten.

Bakterien nach 15 Minuten beseitigt
Im Experiment dient für den Stromfluss je ein Implantat als Kathode (Minuspol) und eines als Anode (Pluspol). Die Implantate werden 15 Minuten lang einer Stromstärke zwischen 0 und 10 Milliampere ausgesetzt. Die durch das erzeugte Spannungsfeld verursachte Elektrolyse führte dazu, dass Wassermoleküle an der Kathode in Hydroxid-Ionen zerlegt werden und somit der pH-Wert steigt.

Farbindikatoren in der Gelatine zeigen das alkalische Milieu durch einen Farbumschlag an. An der Anode hingegen sinkt der pH-Wert, es bildet sich ein saures Milieu. Aus der Kochsalzlösung entstehen stark oxidative – in dieser Konzentration aber ungefährliche – Substanzen wie Chlor. Diese Substanzen haben eine viel höher desinfizierende Wirkung als das rein alkalische Milieu an der Kathode. Die Versuchsreihen mit unterschiedlichen Stromstärken zeigen, dass bei den Implantaten, bei denen ein saures Milieu erzeugt wurde, nach einer fünfzehnminütigen Behandlung 99 Prozent der Bakterien abgetötet werden.

In Zukunft würde deshalb das Implantat von Patienten die Funktion der Anode übernehmen. Ein Clip an der Lippe könnte als Kathode verwendet werden, sagt Mohn. Momentan sind die Wissenschaftler dabei, ein entsprechendes Gerät zu entwickeln, das zum Beispiel bei Hunden eingesetzt und damit getestet werden könnte. Parallel dazu erweitern die Wissenschaftler ihre In-vitro-Versuche mit einer breiteren Bakterienpopulation, die der Bakterienvielfalt im Mund entspricht.

Original: Mohn D, Zehnder M, Stark WJ, Imfeld T (2011): Electrochemical Disinfection of Dental Implants – a Proof of Concept. PLoS ONE 6(1): e16157. doi:10.1371/journal.pone.0016157

Weitere Informationen:
ETH Zürich
Dirk Mohn
Institut für Chemie- und Bioingenieurwissenschaften
Telefon:+41 44 633 45 14
dirk.mohn@chem.ethz.ch

Franziska Schmid | idw
Weitere Informationen:
http://www.ethz.ch

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Medizin Gesundheit:

nachricht Sind Epilepsie-Patienten wetterfühlig?
23.05.2017 | Universitätsklinikum Jena

nachricht Dual-Layer Spektral-CT: Bessere Therapieplanung beim Bauchspeicheldrüsenkrebs
18.05.2017 | Deutsche Röntgengesellschaft e.V.

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Medizin Gesundheit >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Orientierungslauf im Mikrokosmos

Physiker der Universität Würzburg können auf Knopfdruck einzelne Lichtteilchen erzeugen, die einander ähneln wie ein Ei dem anderen. Zwei neue Studien zeigen nun, welches Potenzial diese Methode hat.

Der Quantencomputer beflügelt seit Jahrzehnten die Phantasie der Wissenschaftler: Er beruht auf grundlegend anderen Phänomenen als ein herkömmlicher Rechner....

Im Focus: A quantum walk of photons

Physicists from the University of Würzburg are capable of generating identical looking single light particles at the push of a button. Two new studies now demonstrate the potential this method holds.

The quantum computer has fuelled the imagination of scientists for decades: It is based on fundamentally different phenomena than a conventional computer....

Im Focus: Tumult im trägen Elektronen-Dasein

Ein internationales Team von Physikern hat erstmals das Streuverhalten von Elektronen in einem nichtleitenden Material direkt beobachtet. Ihre Erkenntnisse könnten der Strahlungsmedizin zu Gute kommen.

Elektronen in nichtleitenden Materialien könnte man Trägheit nachsagen. In der Regel bleiben sie an ihren Plätzen, tief im Inneren eines solchen Atomverbunds....

Im Focus: Turmoil in sluggish electrons’ existence

An international team of physicists has monitored the scattering behaviour of electrons in a non-conducting material in real-time. Their insights could be beneficial for radiotherapy.

We can refer to electrons in non-conducting materials as ‘sluggish’. Typically, they remain fixed in a location, deep inside an atomic composite. It is hence...

Im Focus: Hauchdünne magnetische Materialien für zukünftige Quantentechnologien entwickelt

Zweidimensionale magnetische Strukturen gelten als vielversprechendes Material für neuartige Datenspeicher, da sich die magnetischen Eigenschaften einzelner Molekülen untersuchen und verändern lassen. Forscher haben nun erstmals einen hauchdünnen Ferrimagneten hergestellt, bei dem sich Moleküle mit verschiedenen magnetischen Zentren auf einer Goldfläche selbst zu einem Schachbrettmuster anordnen. Dies berichten Wissenschaftler des Swiss Nanoscience Institutes der Universität Basel und des Paul Scherrer Institutes in der Wissenschaftszeitschrift «Nature Communications».

Ferrimagneten besitzen zwei magnetische Zentren, deren Magnetismus verschieden stark ist und in entgegengesetzte Richtungen zeigt. Zweidimensionale, quasi...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Meeresschutz im Fokus: Das IASS auf der UN-Ozean-Konferenz in New York vom 5.-9. Juni

24.05.2017 | Veranstaltungen

Diabetes Kongress in Hamburg beginnt heute: Rund 6000 Teilnehmer werden erwartet

24.05.2017 | Veranstaltungen

Wissensbuffet: „All you can eat – and learn”

24.05.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Hochspannung für den Teilchenbeschleuniger der Zukunft

24.05.2017 | Physik Astronomie

3D-Graphen: Experiment an BESSY II zeigt, dass optische Eigenschaften einstellbar sind

24.05.2017 | Physik Astronomie

Optisches Messverfahren für Zellanalysen in Echtzeit - Ulmer Physiker auf der Messe "Sensor+Test"

24.05.2017 | Messenachrichten