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Hochfest und sofort einsetzbar Zahnersatz aus Glaskeramik: Verbessertes Material für Brücken & Co.

| Autor/ Redakteur: Marie-Luise Righi / Dr. Ilka Ottleben

Starke Schädigungen an einem Zahn machen häufig einen Zahnersatz erforderlich. Um beispielsweise Brücken passgenau anzufertigen, greifen Zahnärzte auf unterschiedliche Materialien zurück. Glaskeramiken galten hinsichtlich ihrer Festigkeit und Eigenschaften wie der schnellen individuellen Anpassung für so genannte Chairside-Behandlungen als ausgereizt. Doch indem Fraunhofer-Forscher mit einer Lehrbuchmeinung brachen, haben sie nun eine neue Glaskeramik mit deutlich verbesserten Eigenschaften entwickelt.

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Zahnersatz soll natürlich aussehen, robust also hochfest sein und dazu noch schnell anzufertigen. (Symbolbild)
Zahnersatz soll natürlich aussehen, robust also hochfest sein und dazu noch schnell anzufertigen. (Symbolbild)
(Bild: Aleksandr Rogulin)

Würzburg – Der Zahn ist stark geschädigt und muss repariert werden. Zahnärzte greifen dabei auf unterschiedliche Materialien zurück, unter anderem auf Glaskeramiken. Denn diese wirken am natürlichsten, zudem kann der Arzt einen Glaskeramik-Zahnersatz direkt in der Praxis fertigstellen. Dafür erfasst er zunächst die Zahnsituation im Mundraum des Patienten über eine Stiftkamera, eine Software errechnet die individuellen CAD-Daten, ein Fräsgerät schneidet die Krone via CAM automatisch und passgenau zurecht. Anschließend wird der Rohling bei mindestens 800 Grad Celsius gehärtet – ein zeitaufwändiger Arbeitsschritt. Zudem verändert sich durch das Aufheizen die Farbe der Krone. Es kann also sein, dass die Brücke farblich nicht perfekt zu den restlichen Zähnen passt: Dann muss sie noch durch eine Verblendung angepasst werden.

Glaskeramiken galten als Material für Zahnersatz als ausgereizt

Zahnärzte wie Patienten wünschen sich jedoch ein Produkt, das so schnell individuell anzupassen ist, dass der Patient im Zahnarztstuhl darauf warten kann – man spricht dabei auch von einer Chairside-Behandlung. Darüber hinaus soll der Zahnersatz eine möglichst hohe Festigkeit haben, um den Belastungen auch wirklich dauerhaft standhalten zu können. Bei bisherigen Glaskeramiken waren solche Verbesserungen nicht mehr möglich: Sie galten als ausgereizt.

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Neue Zähne: hochfest – und sofort einsetzbar

Doch genau einen solchen Zahnersatz haben Dr. Bernhard Durschang und Dr. Jörn Probst vom Fraunhofer-Institut für Silicatforschung ISC in Würzburg nun entwickelt, gemeinsam mit den Unternehmen VITA Zahnfabrik H. Rauter GmbH & Co. KG und Degu-Dent GmbH. Dafür wurden die beiden Fraunhofer-Forscher mit dem Fraunhofer-Preis „Technik für den Menschen“ ausgezeichnet.

„Unsere Glaskeramik ist mit mehr als 500 MPa deutlich fester und robuster als herkömmliche Glaskeramiken, die nur auf rund 350 MPa kommen“, sagt Probst, der seit 2002 für das Anwendungsgebiet Gesundheit am Fraunhofer ISC verantwortlich ist. „Zudem kann das Nachhärten im Ofen entfallen. Und: Die Glaskeramik weist in allen verschiedenen Farbnuancen mit ihrer zahnschmelzartigen Transluzenz eine hervorragende Optik auf. Der Zahnersatz kann optimal entsprechend der Zahnfarbe des Patienten ausgewählt werden und wirkt vollkommen natürlich.“

Neue Glaskeramik: Querdenken führte zum Ziel

Aber wie haben die Forscher es geschafft, einem eigentlich ausgereizten Material so viele Verbesserungen zu entlocken? Glaskeramiken bestehen aus einer amorphen Glasphase und einem kristallinen Anteil. Bisher versuchten Forscher, den Anteil der kristallinen Phase möglichst weit nach oben zu treiben – schließlich sorgte diese für die Festigkeit. Die beiden Wissenschaftler des Fraunhofer ISC brachen jedoch mit dieser Lehrbuchmeinung.

„Wir haben stattdessen an den Eigenschaften der Glasphase gedreht – und Erstaunliches erreicht“, erläutert Durschang, der seit 1996 am Fraunhofer ISC Gläser und Glaskeramiken entwickelt. „Mischt man dem amorphen Anteil verschiedene Metalloxide zu, steigt dessen Festigkeit. Somit wandelt sich der amorphe Anteil vom unliebsamen Restglas, das man loswerden will, zu einem nützlichen Anteil, der die Gesamtfestigkeit sogar noch steigert.“

Das Projekt reichte weit über die eigentliche Materialentwicklung hinaus. Die beiden Partnerfirmen erhielten alles aus einer Hand: von der ersten Lösungsidee bis zur CE-zertifizierten Produktionsanlage. Mittlerweile ist die neuartige Glaskeramik bereits bei vielen Zahnärzten im Einsatz. Der Jahresumsatz dieser Glaskeramiken bei den beiden Partnerfirmen liegt bereits im zweistelligen Millionenbereich.

* Marie-Luise Righi: Fraunhofer-Institut für Silicatforschung ISC, 97082 Würzburg

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