Nanotechnologie gibt Grund zum Lächeln
"Ein Lächeln sagt mehr als tausend Worte", will uns ein bekanntes Sprichwort glauben machen. Damit man schöner lächeln kann und die Zähne besser funktionieren, soll eine kieferorthopädische Behandlung meist das äußere Erscheinungsbild sowie die Stellung der Zähne und der Kieferknochen optimieren. In den letzten Jahren wurden in der zahnausrichtenden Kieferorthopädie Zahnspangen aus durchsichtigem Kunststoff mit guter Wirkung eingesetzt. Nun aber hat man die Hoffnung auf weitere Verbesserungen mit Hilfe der Nanotechnologie. Eine spanische Universität konnte ein bahnbrechendes neues Verfahren patentieren, das schon bald überall Grund zum Lächeln geben könnte. Eine kieferorthopädische Behandlung erfolgt mit Zahnspangen, die im Allgemeinen in zwei große Kategorien einzuteilen sind: herausnehmbare Zahnspangen (oder Retentionen) und festsitzende Zahnspangen (oder Zahnschienen). Sie können aus Metall, weißem Porzellan oder durchsichtigem Kunststoff gefertigt werden. Zahnspangen aus durchsichtigem Kunststoff sehen im Vergleich zu Metallspangen besser aus, verursachen allerdings auch Probleme im Zusammenhang mit der Abnutzung im Mund. Und genau hier könnten Fortschritte in der Nanotechnologie Lösungen anbieten. "Wir schätzten die Reibung zwischen den Zähnen und den Brackets [Zahnspangen] ab und es schien uns so, als ob die Nanotechnologie bei der Behebung dieses Problems von Nutzen sein könnte", erläutert Juan Baselga, Leiter der Gruppe für Polymere und Komposite an der Universidad Carlos III de Madrid (UC3M). Die von den Forschern vorgestellte Lösung besteht im Einsatz sehr harter Aluminiumoxidnanopartikel, die gleichmäßig in Polysulfon verteilt werden. Dieses Polymer verwendet das Unternehmen CEOSA-Euroortodoncia bei der industriellen Herstellung der Zahnklammern. Die Wissenschaftler der UC3M patentierten gemeinsam mit einem privaten Unternehmen ein neues Verfahren und stellten ein neues Material her, das sowohl eine höhere mechanische Belastbarkeit als auch einen besseren Reibungswiderstand hat. Und die Zahnspangen sind trotzdem durchsichtig. "Wir konnten mit dieser Technologie ein steiferes Material entwickeln, das einen deutlich verbesserten Reibungswiderstand hat und damit dem durch die Zähne oder das Kauen verursachten Verschleiß besser widersteht", erklärt Professor Baselga. "Überdies ist es biokompatibel, was ganz wesentlich für Teile ist, die für im Mund eingesetzt werden sollen. Außerdem steht das Material im Einklang mit den europäischen Anforderungen an Produkte, die mit Lebensmitteln in Berührung kommen." Diese Innovation ermöglicht es, dass die Nanopartikel in einem sehr geringen Anteil in eine Polymerform eingearbeitet und gleichmäßig verteilt werden. Nachdem die UC3M-Forscher diese Prozess auf Grundlage umweltfreundlicher chemischer Verfahren durchgeführt haben, werden die Partikel mittels Mikroextrusions- und Mikroinjektionstechniken in dem Polymer dispergiert und zum Schluss gemischt, um das Endprodukt herzustellen. "Wir wiegen den Kunststoff ab, da eine normale Maschine minimal 15 Gramm eingeben kann, während unsere Teile 0,06 Gramm wiegen ... das wäre so ähnlich, als würde man Insulin mit einer Pferdspritze injizieren", erklärt Alberto Cervera, der Direktor des Unternehmens. "Mit unserer Technologie, der Mikroextrusion und der Mikroinjektion, können wir diese winzigen Mengen an Material mit höchster Präzision kontrollieren", betont er überdies. Beachtenswert ist, dass mit der Beziehung zwischen der UC3M und CEOSA-Euroortodoncia die Synergie zwischen öffentlichem und privatem Sektor ausgenutzt wird. "Wir sind ein kleines bis mittleres Unternehmen und wir werden von der Universität bei der Entwicklung und Produktion eines erstklassigen Produkts unterstützt. Das dient den Vereinbarungen, die wir seit einem Jahrzehnt in Form von Diplomprojekten, Dissertationen und gemeinsamen Forschungsprogrammen innerhalb der Europäischen Union und beispielsweise der Autonomen Gemeinschaft Madrid laufen haben", führt Alberto Cervera aus. "Wir lernen viel aus dieser Zusammenarbeit", fährt Juan Baselga fort, "da uns dieses Unternehmen mit realen Problemen konfrontiert, mit denen man es im industriellen Umfeld zu tun bekommt, und uns die Labore für unsere Zwecke öffnet." Den Forschern zufolge werden diese neuen Materialien, die nanoverstärkten Kunststoffe, nicht nur in der Kieferorthopädie, sondern auch auf anderen Gebieten zum Einsatz kommen. Insbesondere Polysulfon ist für die Entwicklung medizinischer und chirurgischer Ausrüstung im Bereich der Biomedizin von Interesse. Aufgrund seiner Biokompatibilität kann es zur Verbesserung der Steifigkeit und des Reibungswiderstands eingesetzt werden. Auch potentielle Anwendungen in der Automobilindustrie und im Sicherheitsbereich, wie etwa für die Entwicklung eines neuen Gesichtsschutzschirms für Feuerwehrleute, sind in Sicht.Weitere Informationen sind abrufbar unter: Universidad Carlos III de Madrid http://www.uc3m.es/portal/page/portal/home(öffnet in neuem Fenster) CEOSA-Euroortodoncia http://www.dmceosa.com/(öffnet in neuem Fenster)
Länder
Spanien