Resorbierbare Biopolymerfäden zur kontrollierten Freisetzung aktiver Substanzen in parodontalen Taschen im Rahmen der adjuvanten Parodontitistherapie

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Dr.-Ing. Benjamin Kruppke; Privatdozentin Dr. Katrin Lorenz
• Fachliche Zuordnung: Biomaterialien ; Zahnheilkunde; Mund-, Kiefer- und Gesichtschirurgie
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 495284435

Die Parodontitis ist eine chronische Erkrankung mit sehr hoher Prävalenz. Ursache der Destruktion des Zahnhalteapparates sind Entzündungsreaktionen, die durch adhärenten Biofilm in der parodontalen Tasche ausgelöst werden. Biodegradierbare Fäden zur gesteuerten lokalen Freisetzung antibakterieller Substanzen, die subgingival appliziert werden können, sind von hoher klinischer Relevanz, aktuell jedoch nicht verfügbar. Im Rahmen des beantragten interdisziplinären Projektes werden die materialwissenschaftliche Verbundwerkstoffsynthese und Degradationscharakterisierung mit der nicht operativen Parodontitistherapie verbunden. Hierzu werden ZahnärztInnen, MikrobiologInnen und MaterialwissenschaftlerInnen gemeinsam vom derzeitigen Behandlungskonzept ausgehend eine Materialbasis ableiten und eine In vitro-Testumgebung in Form eines Spalt-Modells in einer Durchflusskammer mit Biofilm untersuchen. Damit kann das Wirkstoffreleasesystem unmittelbar und praxisnah auf seine Wirksamkeit geprüft werden.Ziel ist es, ein durch die Fadenform ortsständiges und vollständig resorbierbares Releasesystem zu generieren, ohne dass ein Ansäuern des umgebenden Gewebes während der Polymerdegradation auftritt. Hierfür werden Verbundwerkstoffe untersucht und den Gegebenheiten und therapeutischen Anforderungen der parodontalen Tasche angepasst. Dies geschieht durch die Degradationsanalyse der Ausgangskomponenten, deren geeignete Kombination in definierten Verhältnissen und der abschließenden Fadenformgebung. Im fadenförmigen Materialsystem werden relevante Mengen antiseptischer und antibiotischer Therapeutika immobilisiert. Diese sollen über einen Zeitraum von bis zu 10 Tagen freigesetzt werden. Dies geschieht unmittelbar als Folge der Degradation und der Art der Wirkstoffimmobilisierung im und am Faden. Um die In-vitro-Wirksamkeit möglichst anwendungsnah zu untersuchen, wird eine Durchflusskammer modifiziert. Darin wird ein praxisrelevanter Biofilm in einer Durchflusskammer kultiviert und einem kontinuierlichen Flüssigkeitsaustausch ausgesetzt. Damit simuliert das Modell die Rate des Sulkusflüssigkeitsumsatzes in der parodontalen Tasche. Die wirkstoffbeladenen Fäden werden abschließend eingebracht und ihre Degradation, die Wirkstofffreisetzung und die Auswirkung auf den Biofilm quantifiziert. Das Spaltmodell als Untersuchungsumgebung bildet die Basis, um abschließend den Zusammenhang von Material und Verarbeitung mit dem Fadenabbau, der parallel ablaufenden Wirkstofffreisetzung und der In-vitro-Wirksamkeit systematisch zu erfassen. Perspektivisch lässt sich daraus die In-vivo-Situation abstrahieren, was zur Verringerung von Tierversuchen führen kann. Das beantragte Projekt und die praxisnahe Wirksamkeitsuntersuchung des fadenförmigen Wirkstoffreleasesystems sollen als Grundlage für eine zeiteffiziente Translation in die Klinik dienen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen