DT News - Austria - Strom soll Implantate von Bakterien befreien

Yvonne Bachmann, DTI

Di. 12 April 2011

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ZÜRICH/LEIPZIG – Züricher Wissenschafter haben ein Verfahren entwickelt, in dem mithilfe von Strom Bakterien abgetötet werden, die am Implantat Infektionen verursachen können.

Wer sich in die Hände seines Zahnarztes begibt, rechnet nicht damit, dass er von ihm unter Strom gesetzt wird. Das könnte in Zukunft jedoch tatsächlich der Fall sein. Was sich erst einmal gefährlich anhört, ist laut Experten eine schmerzfreie und medizinisch durchaus sinnvolle Prozedur, um Infektionen an Zahnimplantaten zu verhindern. Eine neue Laborstudie hat gezeigt, dass eine 15-minütige Stromzufuhr von weniger als 10 Milliampere einen Großteil der Bakterien am Implantat abtöten kann.

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Wissenschafter der Eidgenössischen Technischen Hochschule (ETH) Zürich und dem Zentrum für Zahnmedizin der Universität Zürich haben in Versuchen ein nicht-invasives Verfahren entwickelt, um Entzündungen am Implantat effizient und schonend zu behandeln. Die Versuche waren ein Teil der Doktorarbeit von Dirk Mohn vom ETH-Institut für Chemie- und Bioingenieurwissenschaften. „Die Idee kam ursprünglich von Prof. Dr. Thomas Imfeld, Universität Zürich, der diese Idee zusammen mit meinem Doktorvater, Prof. Wendelin J. Stark, ETH Zürich, weiterentwickelte. Wir haben dieses Thema auch in Angriff genommen, um einem aktuellen Problem in der Zahnmedizin mit einem innovativen Lösungsansatz entgegenzutreten“, erklärte Mohn gegenüber Dental Tribune.

Probleme bei Implantaten
In den vergangenen zehn Jahren hat sich die Zahl der eingesetzten Zahnimplantate in Europa und den USA verdoppelt. Bei circa zehn Prozent der Implantate treten Probleme auf, meist im ersten Jahr nach dem Eingriff. In ihren Versuchen orientierten sich die Forscher an einem Verfahren zur Wasserreinigung, bei dem mithilfe von Strom eine Elektrolyse, also das Zersetzen einer stromleitenden Flüssigkeit, erzeugt wird. „Die Wasserreinigung nimmt sich die Elektrolyse zur Hilfe, um sauberes Trinkwasser herzustellen. Aufgrund von Salz im Wasser entsteht bei der Elektrolyse Chlor, welches das Wasser anschlißend desinfiziert“, sagte Dirk Mohn.

In ihren Experimenten verwendeten die Wissenschafter ein mit physiologischer Kochsalzlösung hergestelltes Gelatinepräparat, um die Situation im Kiefer zu simulieren. In dieses Präparat platzierten sie Titanimplantate, die sie zuvor mit einem Bakterienfilm beschichteten. „In unseren Versuchen haben wir Escherichia coli-Bakterien benutzt, welche auch bei Periimplantitis-Patienten gefunden werden. Diese Darmbakterien bilden Biofilme und eignen sich gut für Laborversuche, da sie relativ einfach angezüchtet werden können“, erklärte Mohn. Die Keimmenge habe in etwa der entsprochen, die man im Mund erwarten kann.

Für die Tests diente ein Implantat als Kathode, also als Minuspol, und eines als Anode, Pluspol. Für 15 Minuten wurden die Implantate Stromstärken zwischen 0 und 10 Milliampere ausgesetzt. Aus der Kochsalzlösung entstanden im Laufe des Verfahrens stark oxidative, in dieser Konzentration jedoch ungefährliche Substanzen wie Chlor. Diese Substanzen haben eine sehr hohe desinfizierende Wirkung.

99 Prozent der Bakterien abgetötet
In den Versuchsreihen zeigte sich, dass bei den als Anode funktionierenden Implantaten nach einer Behandlung von 15 Minuten und einer Stromstärke von weniger als 10 Milliampere etwa 99 Prozent der Bakterien abgetötet werden.

Derzeit erweitern die Wissenschafter ihre In-vitro-Versuche mit einer breiteren Bakterienpopulation, die
der Bakterienvielfalt im Mund entspricht. Die Ergebnisse der ersten Studie sind laut Dirk Mohn repräsentativ, auch wenn die verwendeten Bakterien nicht denen entsprechen, die im Mund für die Entzündungen verantwortlich sind. „Es wurde gezeigt, dass das Prinzip der Elektrolyse nicht nur für die Wasserreinigung genutzt werden kann. Diese Methode kann somit direkt und lokal Bakterien abtöten, welche einem Implantat anhaften.“

Laut der Forscher würde in Zukunft das Implantat von Patienten die Funktion der Anode übernehmen. Ein Clip an der Lippe könnte als Kathode verwendet werden. Derzeit entwickeln die Wissenschafter ein entsprechendes Gerät, das zum Beispiel an Hunden getestet werden könnte. Sollte das von den Forschern entwickelte Verfahren Einzug in die Zahnarztordinationen halten, brauchen Patienten sich nicht vor einer schmerzhaften Behandlung zu fürchten. Der Strom würde schlimmstenfalls leichte Muskelkontraktionen auslösen, erklärt Dirk Mohn. Vermutlich würde man ihn vor allem bei starken Änderungen, sprich Ein- und Ausschalten, spüren.

„Falls nötig, kann einem Patienten aber auch eine lokale Anästhesie verabreicht werden“, so der Doktorierende. Bei dieser Art der Desinfektion besteht allerdings, wie auch bei anderen Behandlungsmethoden, ein Risiko. Laut Mohn tötet man mit dem Strom, bzw. den desinfizierenden Substanzen, eventuell nicht nur die Bakterien ab. Es könnte auch sein, dass Bindegewebs- und Knochenzellen in unmittelbarer Umgebung des Implantates geschädigt werden. Diese müssten durch den Heilungsprozess des Körpers ersetzt werden. Entsprechende Laborversuche zur Auswirkung auf Körperzellen sind geplant.

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