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 Wachablösung im Immunsystem: wie Dendritische Zellen ihre Bewaffnung an Mastzellen übergeben
16.11.2017 | Universitätsklinikum Magdeburg

nachricht Wie Lungenkrebs zur Entstehung von Lungenhochdruck führt
16.11.2017 | Justus-Liebig-Universität Gießen

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: Ultrakalte chemische Prozesse: Physikern gelingt beispiellose Vermessung auf Quantenniveau

Wissenschaftler um den Ulmer Physikprofessor Johannes Hecker Denschlag haben chemische Prozesse mit einer beispiellosen Auflösung auf Quantenniveau vermessen. Bei ihrer wissenschaftlichen Arbeit kombinierten die Forscher Theorie und Experiment und können so erstmals die Produktzustandsverteilung über alle Quantenzustände hinweg - unmittelbar nach der Molekülbildung - nachvollziehen. Die Forscher haben ihre Erkenntnisse in der renommierten Fachzeitschrift "Science" publiziert. Durch die Ergebnisse wird ein tieferes Verständnis zunehmend komplexer chemischer Reaktionen möglich, das zukünftig genutzt werden kann, um Reaktionsprozesse auf Quantenniveau zu steuern.

Einer deutsch-amerikanischen Forschergruppe ist es gelungen, chemische Prozesse mit einer nie dagewesenen Auflösung auf Quantenniveau zu vermessen. Dadurch...

Im Focus: Leoniden 2017: Sternschnuppen im Anflug?

Gemeinsame Pressemitteilung der Vereinigung der Sternfreunde und des Hauses der Astronomie in Heidelberg

Die Sternschnuppen der Leoniden sind in diesem Jahr gut zu beobachten, da kein Mondlicht stört. Experten sagen für die Nächte vom 16. auf den 17. und vom 17....

Im Focus: «Kosmische Schlange» lässt die Struktur von fernen Galaxien erkennen

Die Entstehung von Sternen in fernen Galaxien ist noch weitgehend unerforscht. Astronomen der Universität Genf konnten nun erstmals ein sechs Milliarden Lichtjahre entferntes Sternensystem genauer beobachten – und damit frühere Simulationen der Universität Zürich stützen. Ein spezieller Effekt ermöglicht mehrfach reflektierte Bilder, die sich wie eine Schlange durch den Kosmos ziehen.

Heute wissen Astronomen ziemlich genau, wie sich Sterne in der jüngsten kosmischen Vergangenheit gebildet haben. Aber gelten diese Gesetzmässigkeiten auch für...

Im Focus: A “cosmic snake” reveals the structure of remote galaxies

The formation of stars in distant galaxies is still largely unexplored. For the first time, astron-omers at the University of Geneva have now been able to closely observe a star system six billion light-years away. In doing so, they are confirming earlier simulations made by the University of Zurich. One special effect is made possible by the multiple reflections of images that run through the cosmos like a snake.

Today, astronomers have a pretty accurate idea of how stars were formed in the recent cosmic past. But do these laws also apply to older galaxies? For around a...

Im Focus: Pflanzenvielfalt von Wäldern aus der Luft abbilden

Produktivität und Stabilität von Waldökosystemen hängen stark von der funktionalen Vielfalt der Pflanzengemeinschaften ab. UZH-Forschenden gelang es, die Pflanzenvielfalt von Wäldern durch Fernerkundung mit Flugzeugen in verschiedenen Massstäben zu messen und zu kartieren – von einzelnen Bäumen bis hin zu ganzen Artengemeinschaften. Die neue Methode ebnet den Weg, um zukünftig die globale Pflanzendiversität aus der Luft und aus dem All zu überwachen.

Ökologische Studien zeigen, dass die Pflanzenvielfalt zentral ist für das Funktionieren von Ökosys-temen. Wälder mit einer höheren funktionalen Vielfalt –...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Technologievorsprung durch Textiltechnik

17.11.2017 | Veranstaltungen

Roboter für ein gesundes Altern: „European Robotics Week 2017“ an der Frankfurt UAS

17.11.2017 | Veranstaltungen

Börse für Zukunftstechnologien – Leichtbautag Stade bringt Unternehmen branchenübergreifend zusammen

17.11.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Technologievorsprung durch Textiltechnik

17.11.2017 | Veranstaltungsnachrichten

IHP präsentiert sich auf der productronica 2017

17.11.2017 | Messenachrichten

Roboter schafft den Salto rückwärts

17.11.2017 | Innovative Produkte