Karies Behandlung mit Nanopartikeln für bessere Zahngesundheit

Orale Bakterien treten auf, sobald ein Dentalhygieniker oder Zahnarzt als Karies Behandlung die Plaque von den Zähnen des Patienten abkratzt. Durch den Verzehr von Zucker oder anderen Kohlenhydraten bauen die Bakterien jedoch so einen zähen und klebrigen Biofilm schnell wieder auf und produzieren Säuren. Dementsprechend greifen sie dann den Zahnschmelz an und verursachen Hohlräume in den Zähnen. Wissenschaftler berichten nun über eine Karies Behandlung, die eines Tages die Bildung von Plaque und Hohlräumen verhindern könnte. Hierfür wird eine neue Art Cer-Nanopartikel-Verbindung verwendet. Somit wird jeder Zahnarzt in seiner Praxis das Mittel auf Zähne auftragen können.

Neuartige Mundhygiene und Karies Behandlung

Der Mund enthält mehr als 700 Bakterienarten. Dazu gehören nützliche Bakterien, die helfen, Nahrung zu verdauen oder andere Mikroben in Schach zu halten. Sie umfassen jedoch auch schädliche Streptokokken. Bald nach einer Reinigung haften diese Bakterien an den Zähnen und beginnen sich zu vermehren. Mit Zucker als Energiequelle und Baustein bilden die Mikroben allmählich einen zähen Film, den Menschen nicht einfach durch Bürsten entfernen können. Während die Bakterien weiterhin Zucker metabolisieren, bilden sie saure Nebenprodukte, die den Zahnschmelz auflösen und den Weg für Hohlräume ebnen. Zahnärzte und Verbraucher können sich zum Beispiel mit Fluorid zur Hemmung von Plaque und Silbernitrat zur Verhinderung bestehender Karies wehren. Forscher haben nun ein Mittel mit Nanopartikeln aus Zinkoxid, Kupferoxid oder Silber untersucht, um Zahninfektionen zu behandeln.

Obwohl bakterizide Mittel wie diese ihren Platz in der Zahnmedizin haben, könnten wiederholte Anwendungen sowohl zu gefärbten Zähnen als auch zu Bakterienresistenz führen. Außerdem sind diese Wirkstoffe nicht selektiv, sodass sie viele gutartige Bakterien im Mund abtöten. Das Forschungsteam wollte deshalb eine Alternative finden, die Bakterien im Mund nicht wahllos abtötet und Karies verhindert, anstatt eine nachträgliche Karies Behandlung anzuwenden. Die Forschungsgruppe wandte sich also Ceroxid-Nanopartikeln zu. Andere Teams hatten die Auswirkungen verschiedener Arten von Ceroxid-Nanopartikeln auf Mikroben untersucht, obwohl nur wenige ihre Auswirkungen auf klinisch relevante Bakterien unter anfänglichen Bedingungen der Biofilmbildung untersucht hatten. Diejenigen, die dies taten, stellten ihre Nanopartikel über Oxidations-Reduktions-Reaktionen oder pH-gesteuerte Fällungsreaktionen her oder kauften Nanopartikel aus kommerziellen Quellen. Diese früheren Ansätze hatten jedoch entweder keine Wirkung oder förderten sogar das Biofilmwachstum in Labortests.

Perspektiven für die Zahnmedizin

Die Eigenschaften und das Verhalten von Nanopartikeln hängt also teilweise von deren Herstellung ab. Dies geschieht durch das Auflösen von Cerammoniumnitrat- oder -sulfatsalzen in Wasser. Andere Forscher haben die Partikel auf dieselbe Weise hergestellt, ihre Auswirkungen auf Biofilme jedoch nicht getestet. Als die Wissenschaftler Polystyrolplatten mit Streptokokken in Wachstumsmedien aussäten und den Bakterienzucker in Gegenwart der Ceroxid-Nanopartikel-Lösung fütterten, stellten sie fest, dass die Verbindung das Biofilmwachstum im Vergleich zu Platten ohne Nanopartikel um 40 % reduzierte. Unter ähnlichen Bedingungen zeigte jedoch Silbernitrat, ein bekanntes Mittel gegen Hohlräume, keinen Einfluss auf das Biofilmwachstum. Der Vorteil so einer Karies Behandlung ist, dass sie für orale Bakterien weniger schädlich zu sein scheint. So bleiben in vielen Fällen die nützlichen Bakterien erhalten. Stattdessen verhinderten die Nanopartikel lediglich, dass Mikroben so anhaftende Biofilme bilden. Darüber hinaus waren die Toxizität und die metabolischen Wirkungen der Nanopartikel in menschlichen Mundzellen in Petrischalen geringer als die von Silbernitrat.

Derzeit experimentiert das Team zum Beispiel mit Beschichtungen zur Stabilisierung der Nanopartikel bei einem neutralen oder leicht basischen pH-Wert. Die Forscher werden so die Karies Behandlung weiterhin in Gegenwart anderer Bakterienstämme testen, die typischerweise im Mund vorhanden sind. So können sie die Auswirkungen auf menschliche Zellen des unteren Verdauungstrakts testen, um ein besseres Gefühl für die allgemeine Sicherheit der Patienten zu erlangen.