Entwicklung eines Behandlungskonzeptes zur Regeneration der Zahnpulpa

• Antragstellerin: Professorin Kerstin Galler, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Zahnheilkunde; Mund-, Kiefer- und Gesichtschirurgie ; Biomaterialien
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 270069690

• Erstellungsjahr: 2019

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Das übergeordnete Ziel dieses Projektes war es, die Idee eines Behandlungskonzeptes zur Regeneration der Zahnpulpa und zur biologischen Wurzelkanalfüllung weiter zu entwickeln und erste belastbare Ergebnisse zu erzielen, die eine spätere Anwendung in der zahnärztlichen Praxis in den Bereich des Möglichen rücken. Dazu wurde nach dem Prinzip des Tissue Engineering mit Stammzellen aus der Zahnpulpa, verschiedenen Trägermaterialien sowie Wachstumsfaktoren aus dem Dentin gearbeitet. Zunächst wurden verschiedene natürlich und synthetische Trägermaterialien in der Zellkultur mit primären Pulpazellen getestet, und die zellverträglichsten Materialien zu ermitteln. Alle untersuchten Materialien waren eigens für den Einsatz zur Pulparegeneration im Wurzelkanal entwickelt worden. Dabei erwies sich Fibrin als das am besten geeignete Material. Um den Einsatz rekombinanter Wachstumsfaktoren zu vermeiden wurde das Dentin als Quelle für Wachstumsfaktoren genauer untersucht. Mittels EDTA, das im Wurzelkanal aktiviert wird, kann das im Dentin gebundene Proteingemisch herausgelöst werden. In der Zellkultur mit primären Pulpazellen und Pulpastammzellen zeigte sich, dass die Proteine aus dem Dentin chemotaktische Effekte ausüben und die Zellen zur Diferenzierung bringen. In diesem Zusammenhang wurde ein Protokoll zur Isolation und Konzentration dieses Proteingemisches erarbeitet. Im Tierversuch am Zahnwurzelmodell konnte gezeigt werden, dass unterschiedliche Formen von Fibrin, angereichert mit Wachstumsfaktoren aus dem Dentin und in den leeren Wurzelkanal eingebracht, Pulpastammzellen zur Einwanderung in die Zahnwurzel und zur Bildung eines pulpaähnlichen Gewebes bringen können. Somit ist eine endodontische Behanldung denkbar, bei der nach Erweiterung und Desinfektion des Wurzelkanalsystems Wachstumsfaktoren aus dem Kanalwanddentin gewonnen werden, mit einem Fibrin-baiserten Biomaterial gemischt und wieder zurück in den Kanal appliziert warden. Nach Verschluss mit einem bioaktiven Zement könnten Stammzellen aus der Periapikalregion durch den chemotaktischen Effekt der Wachstumsfaktoren im Biomaterial einwandern, das Biomaterial abbauen und neues Gewebe bilden. Eine Kooperation mit einem Industriepartner ist in der Planungsphase.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• Perspectives for Cell-homing Approaches to Engineer Dental Pulp. J Endod. 2017, 43:S40-S45
  Galler KM, Widbiller M
  
• Ultrasonic activation of irrigants increases growth factor release from human dentine. Clin Oral Investig. 2017, 21:879- 888
  Widbiller M, Eidt A, Hiller KA, Buchalla W, Schmalz G, Galler KM
  
• Cell Homing for Pulp Tissue Engineering with Endogenous Dentin Matrix Proteins. J Endod. 2018, 44:956-962
  Widbiller M, Driesen RB, Eidt A, Lambrichts I, Hiller KA, Buchalla W, Schmalz G, Galler KM
  
• Dentine matrix proteins: isolation and effects on human pulp cells. Int Endod J. 2018, Suppl 4:e278-e290
  Widbiller M, Eidt A, Lindner SR, Hiller KA, Schweikl H, Buchalla W, Galler KM
  
• Suitability of Different Natural and Synthetic Biomaterials for Dental Pulp Tissue Engineering. Tissue Eng Part A. 2018. 24:234-244
  Galler KM, Brandl FP, Kirchhof S, Widbiller M, Eidt A, Buchalla W, Göpferich A, Schmalz G