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Ziel der vorliegenden Erfindung ist
die Einführung
einer neuen Verwendung von bioaktivem Glas und neuen Präparationen,
die bioaktives Siliciumdioxid enthaltendes Glas umfassen. Die genannten
Präparationen können zur
Verstärkung
eines Zahns und zum Verschließen
der Dentin-Tubuli im Dentin verwendet werden, um die Schmerzen zu
lindern, die als Folge offener Tubuli auf die Pulpa übertragen
werden.
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Dentin bildet das Gerüst eines
Zahns. Es umgibt die Pulpa und ist an der Krone mit Schmelz und
an der Wurzel mit Zement überzogen.
Der Zement trifft nicht immer an den Rand des Schmelzes an der Zement-Schmelz-Verbindungsstelle.
In solchen Fällen
liegt Dentin, das durch keinen anderen Typ harten Gewebes geschützt wird,
am Hals eines Zahnes frei . In der Jugend ist dieser Bereich üblicherweise
durch Zahnfleisch bedeckt, das diese besondere Dentinzone überzieht
und verhindert, dass sie einer Reizung aus der Mundhöhle ausgesetzt
ist.
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Dentin besteht aus einer extrazellulären Matrix,
die durch Odontoblasten, welche die Pulpakammern auskleiden, gebildet
wird: Wenn Dentin gebildet wird und dicker wird, lässt jeder
Odontoblast eine Zellextension zurück, d. h., einen Odontoblastenfortsatz
zurück.
Diese Fortsätze
bleiben im Inneren des sich entwickelten Gewebe und bilden Dentin-Tubuli,
die sich von der Schmelz-Dentin/Zement-Dentin-Grenze in die Pulpa
erstrecken. Wenn sie freigelegt sind, bilden offene Dentin-Tubuli eine Verbindung
zwischen der Dentinoberfläche und
der Pulpa.
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Die Dentinstruktur ist in 1 im Detail gezeigt.
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Sobald der Zahn mit dem Wachsen aufgehört hat,
setzen Odontoblasten ihre Funktion fort und bilden an der Pulpaseite
des Zahns sekundäres
Dentin. Sie bilden auch hartes Gewebe, d. h., intertubuläres Dentin, das
allmählich
die Tubuli um die zurückgehenden
Odontoblastenfortsätze
schließt
(2). Der Mineralisationsgrad
von intratubulärem
Dentin ist deutlich höher
als der von intertubulärem
Dentin. Die Mineralisation der Dentin-Tubuli ist ein sehr langsamer,
aber natürlicher
Prozess, der mit der Alterung eines Zahns einhergeht. Das langsame
Fortschreiten und die Unvorhersagbarkeit des Prozesses werden in
verschiedenen klinischen Situationen als Probleme gesehen.
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Der hydrodynamische Schmerzübertragungsmechanismus
von freigelegtem Dentin kann wie folgt beschrieben werden:
Dentin-Tubuli
sind 1 bis 2 μm
im Durchmesser. Wenn ein Schnitt senkrecht zur Dentinoberfläche gemacht
wird, gibt es etwa 30000 bis 40000 Dentin-Tubuli pro mm2.
Ein Dentin-Tubuli
ist mit einem Odontoblastenfortsatz, umgeben von Flüssigkeit
aus der Pulpa, gefüllt.
Eine sehr starke Kapillarkraft herrscht in offenen und freigelegten
Dentin-Tubuli vor. Folglich wird Flüssigkeit, die mechanisch aus
der Öffnung
der Tubuli entfernt wurde, rasch durch Flüssigkeit ersetzt, die aus der
Pulpa fließt.
Entsprechend bewirken Substanzen mit starkem osmotischem Druck (z.
B. süße Lösungen)
eine nach außen
gehende Strömung
von Flüssigkeiten
in Tubuli, die umgekehrt wiederum zu Transformationen der Ondoblasten,
die die Pulpakammer auskleiden und Geweben, die die Ondoblasten
umgeben, führt;
auf die Weise werden die Nervenenden aktiviert. Andererseits kann
eine Reizung, die in die Pulpa übertragen
wird, durch die nach innen gerichtete Strömung der Flüssigkeit in die Dentin-Tubuli
verursacht werden. In der Praxis bezieht sich der hydrodynamische
Mechanismus auf die Flüssig keitsströmung in
einem Dentintubulus, verursacht durch einen Reiz und die resultierende
hydraulische Vibration in der Pulpa. Nach gängiger Meinung und Erfahrung
würde das
Schließen
des Tubulus und die resultierende vollständige oder teilweise Verhinderung
einer Flüssigkeitsströmung Verringerung
oder sogar Eliminierung der Nervenaktivierung führen, die ungeachtet des Primärreizes
(1) als Schmerz wahrgenommen wird. Der Schmerzübertragungsmechanismus
ist in 3 dargestellt.
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Klinische Probleme:
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Das Freiliegen von Dentin und Dentin-Tubuli,
die in die Pulpa führen,
kann das Resultat von Karies sein. Das harte Gewebe (Schmelz/Zement),
das das Dentin schützt,
wird während
des Kariesprozesses zerstört.
Die Situation führt
zu den bekannten schmerzreichen Symptomen, die mit einer Lochbildung
verbunden sind. Der Schmerz resultiert aus einer Reizung, die durch
die Dentin-Tubuli auf die Pulpanervenenden übertragen wird. Während des
Kariesprozesses wird üblicherweise
eine partielle Mineralisation der Tubuliinhalte beobachtet. Dies
ist eine Folge der hohen Calcium- und Phosphat-Ionen-Konzentrationen,
die durch Entmineralisationsprozesse des Schmelzes und des Dentins
in enger Nachbarschaft zu intaktem Dentingewebe verursacht wird.
Eine Verstärkung
dieses Phänomens
und seine Einarbeitung in die Eigenschaften von Füllmaterialien
wäre wünschenswert.
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Das Freilegen von Dentin ist oft
mit den paradontalen Erkrankungen eines Zahns und auch mit dem normalen
Alterungsprozess und den Zahnhygienegewohnheiten verbunden. In einigen
Fällen
geht das Zahnfleisch sogar in der Jugend zurück oder die Zähne eruptieren,
sodass die Zahnhälse
freigelegt werden. Dies kann bei Patienten, dessen Dentin nicht
durch schützende
und nicht empfindlichen Zement bedeckt ist, allein zu starken schmerzhaften
Symptomen führen.
Allerdings ist das Freiliegen von Dentin mit falschem Verhalten beim
Zähnebürsten, entweder
unter Anwendung einer zu harten Hand, einer groben Bürste oder
der falschen Technik, verbunden. Dies führt zu schlechten und überempfindlichen
Zähnen,
die die Verträglichkeit
der Person gegenüber
heißen/kalten/bitteren/süßen Getränken und
Lebensmitteln beeinträchtigen,
das Atmen im Heißen
und Kalten schwieriger machen und auch eine gute Mundhygiene stören.
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Infektionen in den paradontalen Geweben
und insbesondere die Behandlung von paradontalen Infektionen führen im
Allgemeinen zu einer Zahnfleischrückbildung und einem Freilegen
von Dentin, oft in ziemlich großen
Bereichen. Eine erfolgreiche Therapie beinhaltet die Entfernung
des Wurzelzements, der Dentin schützt, und Polieren, was die
Zähne weiter
abnutzt; es ist klar, das die allgemeine Folge einer solchen Behandlung
(25%) das Freiliegen von Zahnhälsen
und Überempfindlichkeit
ist. Wenn der Patient ziemlich alt ist und seine Dentin-Tubuli eine
substantielle Schicht an hoch mineralisiertem intratubolärem Dentin
aufweisen, sind die Nachbehandlungsschmerzen weniger stark. Andererseits
können
die Schmerzen, die aus der Behandlung resultieren, in bestimmten
Fällen
stark sein, können über Wochen
andauern und können
die Verwendung von Analgetika erfordern. In den meisten äußersten
Fällen
kann eine Reizung zu einer Infektion führen und schließlich zum
Tod eines Zahns und zur Wurzelkanalbehandlung führen. In Verbindung mit der
Zahnpflege sind überempfindliche
Zähne ein
irritierendes Problem, das häufig
auftritt und für
das es eine einfache und kostengünstige
Behandlung geben sollte (2). 4 zeigt
einen Zahn und den Bereich mit der freiliegenden Dentinoberfläche.
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Bekannte Handlungsverfahren:
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Zahnschmerzen, die aus einer Lochbildung
resultieren, betreffen, ungeachtet ihrer Ähnlichkeiten mit überempfindlichem Dentin,
einen unterschiedlichen Problembereich. Empfindlichkeit, die mit
Karies verbunden ist, und Schmerzen, die durch Reizung verursacht
werden, werden üblicherweise
durch Füllungen
behandelt. Am Boden des präparierten
Lochs wird eine im Handel verfügbare
Präparation
gegen die Pulpa angebracht, wobei die biologisch aktive Komponente
eines solchen Präparats üblicherweise
Calciumhydroxid (CaOH2) ist. Auf Zellniveau
induziert das stark alkalische Calciumhydroxid zunächst eine
Reizung, die zur Nekrotisierung des Gewebes führt. Über eine längere Zeitspanne fördert es
allerdings den Heilungsprozess. Das Resultat der Behandlung ist
die Bildung von reparativem sekundären Dentin. Die gebildete Gewebeschicht trennt
die Pulpa von geschädigtem
Bereich oder der Füllung,
allerdings ist ihre Wirkung auf die Mineralisation der Dentin-Tubuli
minimal.
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Während
des Füllens
können
Dentin-Tubuli auch durch Glasionomerzement oder mit verschieden
Präparationen
auf der Basis der Polymerchemie (Bindemittelkunststoffe, Harze,
Dentin-Klebstoffe)
verschlossen werden. Diese Substanzen verschließen Dentin-Tubuli mechanisch
und verbessern die Retension der hergestellten Füllung. Fluorid, das aus dem
Glasionomerzement freigesetzt wird, kann theoretisch eine positive
Wirkung auf den Mineralisationsprozess der Dentin-Tubuli haben.
Allerdings gibt es keine Forschungsresultate über die mögliche klinische Rolle dieses
Phänomens.
Präparationen
auf Kunststoffbasis haben keine biologischen Wirkungen, die den
Heilungsprozess und/oder die Bildung von hartem Gewebe zwischen
der Pulpa und dem geschädigten
und wiederhergestellten Bereich fördern.
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Die epidemiologischen Daten, die
das Ausmaß des
Problems; das durch überempfindliches
Dentin verursacht wird, und die Notwendigkeit seiner Behandlung
beschreiben, sind begrenzt. In der Praxis ist Dentinüberempfindlichkeit
ein allgemeines und typischerweise stark variables Problem. Da die
Symptome eng mit dem Verhalten einer Person verbunden sind und nach
langer Zeit verschwinden; und da im Handel Zahnpasten verfügbar sind,
die die Empfindlichkeit verringern können, ist das aktuelle Ausmaß des Problems
nur schwer auf der Basis der Angaben zu definieren, wie oft Leute
professionelle Hilfe für
dieses besondere Problem bei ihrem Zahnarzt suchen. In Verbindung
mit der Behandlung von entzündetem
Zahnfleisch und tragenden Geweben der Zähne wird die Notwendigkeit,
eine Linderung für überempfindliche
Zähne zu
bieten, oft akut.
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Derzeit sind zwei verschiedene Konzepte
zur Behandlung überempfindlicher
Zähne verfügbar. Diese Behandlungen
basieren entweder auf einer Erhöhung
der Schmerzgrenze eines Zahns oder auf der Bildung eines schützenden
Mineralisationspräzipitats,
entweder an der Oberfläche
eines Zahns oder vorzugsweise in den Dentin-Tubuli. Außerdem umfasst
die Behandlung eine sanfte (möglicherweise
chemische) Kontrolle des Zahnbelags (Plaquekontrolle), Ernährungsberatung
und die Bestätigung,
dass die Reizschwelle der Pulpa nicht durch Kauüberbelastung oder eine schlechte
Füllung,
die eine chronische Infektion der Pulpa aufrecht erhält, gesenkt
wurde.
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Eine Zeit lang enthielten einige
Zahnpasten Substanzen, die entwickelt worden waren, um überempfindliche
Zähne zu
lindern (3, 4, 5, 6). Das Ziel war entweder die Denaturierung (Formaldehyd)
des Inhalts der Dentin-Tubuli oder die Bildung von Mineralpräzipitaten
(Stronziumchlorid, Fluoride, Scheuermittel).
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Natriumfluorphosphat kann einige
therapeutische Wirkungen haben. Kaliumnitrat und Kaliumcitrat reduzieren
die Reizbarkeit der Pulpanerven ohne den tatsächlichen Inhalt der Dentin-Tubuli zu beeinträchtigen (7).
Das Problem bei Substanzen, die nur den Aktivierungslevel der Nervenenden
erhöhen
(ein schließlich
Corticosteroide), besteht darin, dass sie den Zahn nicht stärken und
die Pulpa auch nach der Behandlung einer hydrodynamischen Reizung
ausgesetzt bleibt. Folglich hält
die therapeutische Wirkung einer solchen Behandlung nur kurze Zeit
an. Forschungsresultate, die sich auf die therapeutischen Wirkungen
von Zahnpasten konzentrieren, sind äußert widersprüchlich.
Einerseits wurde von Placeboeffekten berichtet und anderseits wurden lindernde
Effekte bis zu 80% beschrieben. Das Problem bei Zahnpasten ist im
Allgemeinen das, dass sie sehr langsam, oft nur nach mehreren Wochen
der Verwendung, wirken. So können
Zahnpasten für
die Behandlung weniger akuter Probleme zu Hause geeignet sein. Es
ist allerdings notwendig, wirkungsvollerer und schneller wirkende
Verfahren für
akute Schmerzen zu finden.
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In klinischen Situationen ist heute
das gängigste
Verfahren zur Behandlung von überempfindlichen Zähnen die
Verwendung von Fluoriden – entweder
Natriumfluorid oder Zinnfluorid in 2-10%-igen Gemischen (8, 9, 10).
Fluorid kann auch topisch in Kombination mit Substanzen auf Lackbasis
auf die Oberfläche
eines Zahns aufgebracht werden (Duraphat (11)). Der Lack
verlängert
die Fluoridwirkung und gleichzeitig kann der Lack selbst eine gewisse
Tubuli-blockierende Wirkung haben. Zumindest über kurze Zeiträume haben
Fluoridpräparationen
positive therapeutische Wirkungen gezeigt. Kürzlich wurde der Acidität dieser
Präparationen und
der Reizung, die mit dieser Acidität in Verbindung steht, Beachtung
geschenkt. Es wird allerdings angenommen, dass die Probleme, die
durch die Acidität
in der Pulpa verursacht werden, gelindert werden können, indem
Calciumhydroxid und Fluorid abwechselnd verwendet werden. Diese
Behandlung war empirisch. Im Prinzip waren die Resultate positiv.
Objektive Forschungsdaten über
die Wirkungen der Behandlung oder ihre Beständigkeit sind nicht verfügbar. Das
Vorliegen von alkalischem Calciumhydroxid kann allerdings die Bildung des
praktisch unlöslichen
und daher erwünschten
Zinn fluorphosphat kompliziert machen, anstatt die Bildung von Calciumfluorid,
das sich in neutraler Umgebung löst,
zu begünstigen.
Unter solchen Bedingungen kann die Behandlung wirksam, aber temporär sein.
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Lösungen,
die die Remineralisation der Zahnoberfläche unterstützen, können auch die Empfindlichkeit verringern,
wenn sie lange genug verwendet werden. Aufgrund ihrer wässrigen
Natur und ihrer langsamen Wirkung ist dieses Verfahren – oder die
Verfahren mit Zahnpasten – für die Behandlung
von akuten Schmerzen nicht sehr gut. Es wurden zum Beispiel zwei
Mineralisationslösungen – A und
B – verwendet.
Lösung
A enthält 6
mM PO4 und B mM Ca. Außerdem enthalten beide Lösungen 0,15
mM NaCl und 5 ppm F. 10 ml Lösung
A und 10 ml Lösung
B werden unmittelbar vor der Verwendung in einem Glas vermischt.
Das Mineralisationslösungsgemisch,
das in Wasser verdünnt
ist, wird ein bis 2 Minuten im Mund gespült und ausgespuckt. Es wird empfohlen,
dass dieses Verfahren zweimal am Tag, vorzugsweise nach dem Zähnebürsten durchgeführt wird.
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Kaliumoxalat (K2C2O4 oder KHC2O4, 3 bis 30%) wurde
ebenfalls zur Behandlung überempfindlicher Zähne verwendet.
Die Idee, die hinter der Verwendung dieser Chemikalien als therapeutisches
Mittel steckt, basiert auf der Fähigkeit
von Oxalat Calcium, das sich auf der Oberfläche eines Zahns oder in der
Dentinflüssigkeit
befindet, auszufällen.
In dieser Reaktion werden Kristalle, die die Übertragung eines hydraulischen
Stimulus von der Zahnoberfläche
in die Pulpa blockieren, gebildet. Ein Hauptteil des so erhaltenen
Präzipitats löst sich üblicherweise
innerhalb einer Woche auf, allerdings bleibt der Durchmesser der
Dentin-Tubuli kleiner als vor der Behandlung. Langzeiteffekte der
Behandlung müssen
noch bestätigt
werden (3, 12, 13). Dauerhaftere Resultate
wurden mit Ferrooxalat (6%) als mit anderen Oxalatbehandlungen erzielt
(14). Allerdings stellt mindestens ein Forschungsbericht
fest, dass saure Salzlösungen
gegen überempfindliche
Zähne wirksamer sind
als Oxalat.
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Produkte auf der Basis von Kunststoffpolymeren
(Harze, Dentinklebstoffe) und Cyanoacrylat blockieren wirksam die
Dentin-Tubuli (15). Sie lassen zumindest über eine
kurze Zeitspanne die Schmerzen verschwinden und schützen die
Pulpa vor einer unmittelbaren Reizung. Allerdings können diese
Substanzen nicht als biologisch angesehen werden, da sie nicht zu
einem natürlichen
Heilungsprozess und zur Mineralisation der Dentin-Tubuli führen. Es
wurde festgestellt, dass Dentiklebstoffe in hohem Maße allergen
sind. Das Zahnpflegepersonal ist Hauptziel für ihre allergene Wirkung. Außerdem wurde
festgestellt, dass Acrylat-, Metaacrylat- und Cyanoacrylat-Verbindungen
reizend sind und dass sie in Tierexperimenten und Zellkulturstudien genotoxisch
und karzinogen sind. Eine „Beschichtung"
auf Kunststoffbasis bildet eine Mikroorganismen-zurückhaltende
Oberfläche
im Bereich der Zahnfleisch- Zahn-Verbindung, die leicht zum Wiederauftreten
der kürzlich
behandelten Krankheit führt.
So kann die Verwendung von Dentinklebstoffen, speziell bei paradontalen
Patienten, nicht als bedeutungsvoll angesehen werden. Was Füllmaterialien
angeht, so wurde auch Glasionomerzement zur Behandlung von überempfindlichen
Zähnen
vorgeschlagen (11). Vorteile für Glasionomerzement sind seine
Eigenschaften, Dentin zu binden und Fluorid freizusetzen. In der
Praxis ist Glasionomerzement speziell bei der Behandlung von stark
freiliegendem Dentin schwer zu verwenden. Allerdings ist es für die Behandlung
von getrennt definierten und relativ tiefen Abrasionslesionen, die
deutlich oberhalb der Zahnfleischgrenze liegen, geeignet.
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Ältere
Literaturstellen legen nahe, dass Dentin-Tubuli unter Verwendung
von Silbernitrat blockiert werden sollten. Die Resultate einer Verwendung
dieser Substanz waren stark unterschiedlich. Außerdem ist Silbernitrat ein
stark färbendes Mittel.
Es wurde auch die Behandlung von Wurzeloberflächen zunächst mit Zinkchlorid und dann
mit Kaliumferrocyanid vorgeschlagen. Die Behandlung führt zu einem
schützenden
Präzipitat auf
der Oberfläche
eines Zahns. Es wurde von zufriedenstellenden Resultaten berichtet.
Wenn es allerdings versehentlich geschluckt wird, ist das Mittel
toxisch.
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Die Verwendung eines NdyAG-Lasers
wurde als potentieller neuer Ansatz zum Schließen der Dentin-Tubuli vorgeschlagen.
Vorläufige
Resultate mit dieser Behandlung sind vielversprechend. Der Mechanismus
der Behandlung, die Beständigkeit
der Behandlung und ihre möglichen
nachteiligen Wirkungen auf die Pulpa sind noch zu bestätigen.
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Die Heterogenität möglicher Behandlungen, die oben
vorgestellt wurde, liefert ein gutes Bild für die Realität des Zahnarztes
und die realistischen Chancen, bei der effektiven Behandlung über empfindliche
Zähne. Selbst
nach mehreren Jahren des Experimentierens hat sich keine der gebotenen
Alternativen gegenüber
einer anderen als besser und somit als dominierendes Behandlungsverfahren
erwiesen. Gemeinsam ist allen dargestellten Verfahren, das sie nicht
bewusst auf die Herstellung einer Verbindung auf Apatitbasis (Ca10(PO4)6X2, worin X entweder ein Hydroxyl oder Fluorid
ist) – ausgewählt aus
der Natur – abzielen,
um die Dentin-Tubuli zu verschließen. Im Allgemeinen bestand
das Ziel darin, einen beliebigen Präzipitattypen herzustellen,
um die Dentin-Tubuli möglichst
schnell zu blockieren (3, 16, 17). Keines
der untersuchten Behandlungsverfahren zielte darauf ab, an Kristallisationsprozessen
selbst mitzuwirken, in dem gleichzeitig Calcium und/oder Phosphat
zugesetzt wurden, das im Wesentlichen an der Bildung von Präzipitat/Kristallen
beteiligt ist. Im Hintergrund der teilweise widersprüchlichen
beschriebenen Resultate kann daher die Verfügbarkeit dieser essentiellen
Ionen während
des kurzen Behandlungszeitraums stehen. Andererseits wurde angenommen, dass
einige dieser Behandlungen durch die kumulativen Wirkungen einer
Kurzzeitauftragung (z. B. Zahnpasten und Remineralisationslösungen)
Resultate erzielen. Eine Ausnahme zu diesen Behandlungskonzepten
ist die Verwendung von Fluorid-enthaltenden Präparationen, obgleich ihre Wirkung
nicht auf der Erhöhung
der Verfügbarkeit
von Calcium oder Phosphat in dem zu behandelnden Bereich basiert.
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In der W 91/17777 wurde eine injizierbare
teilchenförmige
Hyaluronsäure – bioaktives
Glas-Zusammensetzung zum Reparationswiederaufbau, als Ersatz oder
Rekonfiguration der anatomischen Struktur von hartem Knochen oder
weichem Gewebe, z. B. Zahnwurzelkanal, Zahnpulpakappen, Zahnrestauration,
offenbart, wobei die Zusamensetzung des Glases, z. B. SiO2, CaO und P2O5 umfasst.
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Eine medizinische oder dentale Härtungszusammensetzung,
die z. B. Calciumphosphat umfasst, wurde in
EP 0 511 868 offenbart.
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Eine Sol-Gel-Zusammensetzung, die
hydrolisierbaren Kieselsäureester
zur Herstellung von glasartigen Überzügen enthält und z.
B. zum Versiegeln von Tubuli bestimmt ist, ist in GB 2 257 438 offenbart.
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Der Zweck der vorliegenden Erfindung
besteht darin, Dentin-Tubuli
zu mineralisieren.
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Die charakteristischen Merkmale der
vorliegenden Erfindung werden in den unabhängigen Ansprüchen dargestellt.
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Die Präparation zur Verwendung in
der vorliegenden Erfindung umfasst eine Glasphase, die bioaktives Siliciumdioxid
enthaltendes Glas ist, in Form einer Paste, Suspension oder Lösung in
einer physiologischen geeigneten Flüssigkeit oder an einen physiologisch
geeigneten Träger,
z. B. Fibrinogen oder Chitin, gebunden.
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Im Folgenden bezieht sich der Ausdruck „bioaktives
Siliciumdioxid-enthaltendes Glas" auf ein Material, das Si-Oxid
oder Si-Hydroxid umfasst, wobei das Material die Bildung und Bewegung
von Si-OH-Gruppen erlaubt. Das bioaktive Siliciumdioxid-enthaltende Glas
kann z. B. entweder 1) bioaktives Glas sein, das ein Gemisch Si-Oxid
oder Si-Hydroxid mit einem oder mehreren Elementen bezeichnet, wobei
die Elemente folgende sind: Natrium, Kalium, Calcium, Magnesium,
Bor, Titan, Aluminium, Stickstoff, Phosphor und Fluorid; 2) Natriumsilicat
vom Wasserglastyp ist; 3) Silicagel ist, d. h., Si-Hydroxid; 4)
eine Lösung,
die Si-OH-Gruppen umfasst, ist; 5) Silicagel, das Ca, P umfasst,
ist oder 6) Hydroxyapatit ist, das Si-Oxid oder Si-Hydroxid umfasst. Es
ist wesentlich, dass bioaktives Siliciumdioxid-enthaltendes Glas
die Bildung und Bewegung von Si-OH-Gruppen
erlaubt und dass das bioaktive Siliciumdioxid-enthaltende Glas auch die Bildung und
Bewegung von Calcium- und
Phosphationen erlaubt.
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5 stellt
ein ternäres
Phasendiagramm des bioaktiven Bereichs bestimmter Oxidgemische dar.
Das Gemisch kann zusätzlich
zu SiO2, CaO und Na2O,
natürlich
zusammen mit den im vorstehenden Abschnitt genannten Elementen Oxide
enthalten. Einige der typischen bioaktiven Glaszusammensetzungen
sind in Tabelle 1 angegeben.
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Tabelle
1
Zusammensetzung (Gew.-%) einiger bioaktiver Glastypen 1–10.
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Bioaktives Siliciumdioxid-enthaltendes
Glas wird in der Präparation
in Form eines Pulvers, suspendiert in einer physiologisch geeigneten
Flüssigkeit,
verwendet oder ist an einen physiologisch geeigneten Träger gebunden.
Die Präparation
sollte ausreichend feucht sein, so dass chemische Wechselwirkungen
zwischen der Glasfaser und Dentin aufrecht erhalten werden.
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Die Glasphase der Präparation
zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung kann aus Si-Oxid oder Si-Hydroxid,
z. B. Silicagel, bestehen. Zusätzlich
kann die Glasfaser eines oder mehrerer der folgenden Elemente enthalten:
Na, K, Al, B, N, Mg, Ti oder F.
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Die geeignete Zusammensetzung einer
Glasphase könnte
wie folgt sein:
| SiO2 oder Si-Gel | 1–100% |
| CaO | bis
zu 40% |
| P2O5 | bis
zu 60% |
| Na2O | 0–45% |
| K2O | 0–45% |
| MgO | 0–40% |
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Obgleich Alkali-enthaltendes Silicatglas
des Silicageltyps oder Wasserglastyps die Mineralisation von Dentin
mit Hilfe des in Körperflüssigkeiten
vorliegenden Calciums und Phosphats induzieren kann, ist es ratsam,
solche bioaktiven Glaszusammensetzungen zu verwenden, die Calcium
und Phosphat umfassen. Alternativ können der Präparation Calcium und Phosphat-enthaltende
Quellen, z. B. Keramikpulver zugesetzt werden.
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Geeignete Bindemittel sind zum Beispiel
Fibrinogen oder Chitin.
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Die Präparation kann auch Substanzen
umfassen, die eine Kristallisation begünstigen, z. B. TiO2. Agensien,
die eine Kristallisation unterstützen,
sind Agensien, die zur Bildung eines Kristalls beitragen oder die Zunahme
seiner Größe unterstützen.
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Die Präparation wird mit der Oberfläche einen
Zahns in Kontakt gebracht, in eine paradontale Tasche, in ein gebohrtes
Loch gebracht oder auf die polierte Oberfläche oder in anderer Weise freigelegte
Dentinoberfläche
gebracht, indem der Bereich lokal oder großzügig mit der Präparation
bedeckt wird. Die Präparation kann
dann mit einer Schutzpackung, Zement oder durch ein entsprechendes
Verfahren, das eine Verla gerung der Präparation verhindert, bedeckt
werden. 6 zeigt die
Anwendung einer Präparation
auf die Dentinoberfläche.
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Im Folgenden werden einige Ausführungsformen
der Erfindung beschrieben:
Bei Herstellung einer temporären Füllung ist
es möglich,
die Dentin-Tubuli zu mineralisieren (Sklerotisieren), indem der
Boden des Lochs, das von Karies gereinigt wurde, mit dem bioaktiven
Siliciumdioxid-enthaltenden Glas nach dem in der vorliegenden Erfindung
eingegeben Verfahren gefüllt
wird ( 7). Die verbleibende Schicht
aus hartem Gewebe wird verstärkt
und eine mögliche
Pulpareizung, die durch die permanente Füllung oder ihre Herstellung
verursacht wird, wird reduziert. Mit anderen Worten, die Gewebeschicht,
die durch das in der vorliegenden Erfindung beschriebene Verfahren
verstärkt
wurde, dient auch als Isolierungsschicht. In Fällen einer nichtexistenten
oder sehr dünnen
Dentinschicht wirkt das Glas als bioaktive Oberfläche, die
die Bildung von sekundärem
Dentin begünstigt.
Außerdem
ist gut mineralisiertes Dentin gegenüber neuen Kariesangriffen resistenter
als weniger mineralisiertes Dentin.
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Die Erosion eines Zahns bezeichnet
ein Phänomen,
bei dem die Oberfläche
eines Zahns durch Säuren
aufgelöst
wird, welche nicht durch Bakterien, wie im Fall von Karies, produziert
werden. Solche Säuren treten
in den Mund ein, wenn häufig
Magensaft in die Mundhöhle
aufsteigt (z. B. saures Aufstoßen
und Bulimie). Dies kann auch z. B. im Fall von Sodbrennen (Ulkus)
vorkommen, wenn man viel Zitrusfrüchte ißt und sauren Wein oder Sportgetränke trinkt.
In solchen Situationen erodiert die Oberfläche eines Zahns schnell (8) und der Zahn wird überempfindlich.
Durch Behandlung der primären
Störung
und der Oberflächen nach
dem erfindungsgemäßen Verfahren
wer den zwei Vorteile erzielt: Eine Überempfindlichkeit wird eliminiert und
das Dentin wird wegen seines höheren
Mineralisationsgrads gegenüber
neuen Säureangriffen
resistenter. Da die Sklerotisierung von Dentin den Zahn auch gegen
mechanische Abnutzung verstärkt,
kann die erfindungsgemäße Präparation
zur Behandlung von anderen Abriebschädigungen, z. B. solchen, die
durch falsche Zahnputzgewohnheiten (bzw. Zahnbürstgewohnheiten) verursacht
werden, eingesetzt werden.
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Bei Zähnen, die eine Wurzelkanalbehandlung
benötigen,
ist die Pulpa tot und fast immer infiziert, was zu einer Zerstörung der
Knochens, der die Spitze der Zahnwurzel umgibt, führt. Bei
geeigneter Behandlung ist es möglich,
diese Art einer Zahnfunktion aufrecht zu erhalten. Der Zahn ist
allerdings zerbrechlicher als ein gesunder Zahn und reißt oder
bricht sogar einfacher. Durch Füllen
des leeren Wurzelkanals mit der Glaspaste/Suspension der vorliegenden
Erfindung temporär
vor dem endgültigen
Füllen,
ist es möglich,
die Dentin-Tubuli zu mineralisieren und den Zahn zu stärken (9). Gleichzeitig schafft
das Verfahren eine günstige
Umgebung für
den Heilungsprozess des Knochens an der Spitze der Wurzel.
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In der Kronenprothetik wird ein Zahn
in die Form eines chronischen Stifts getrimmt, auf dessen Oberteil
die Krone angepasst wird. Während
des Trimmprozesses wird eine sehr große Anzahl von Dentin-Tubuli freigelegt,
was zu hoch empfindlichen Zähnen
führt,
bis die Arbeit vollständig
abgeschlossen ist. Die getrimmten Zähne werden während des
Prozesses mit temporären
Kronen bedeckt. Temporäre
Kronen können
unter Verwendung einer bioaktives Siliciumdioxidglas enthaltenden
Paste als Bindemittel an Ort und Stelle fixiert werden ( 10). Die Vorteile sind dieselben
wie die bei den Wiederherstellungen. Die Stifte werden stärker, die Überempfindlichkeitsprobleme
verschwinden und bei der Fertigstellung ist das Dentin an den Rändern der prothetischen
Krone für
Karies weniger empfindlich.
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Der erzielte klinische Effekt basiert
in erster Linie auf der Tatsache, dass die Präparation die Kristallisation
von Apatit in den Dentin-Tubuli eines Zahns induziert, und zweitens
auf der Tatsache, dass die Dentinbildung als Resultat der Induzierung
der Odontoblastenaktivität
begünstigt
wird.
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Unter dem Gesichtspunkt der gewünschten
Wirkung ist es vorteilhaft, dass in der engen Nachbarschaft zu den
Dentin-Tubuli die
hohe Calcium- und Phosphationenkonzentration lange genug aufrecht
erhalten wird, um sicherzustellen, dass die Ionen möglichst
tief in die Tubuli difundieren. Eine tatsächliche Präzipitation/Kristallisation
wird durch einen Faktor, der als Nukleator bezeichnet wird, induziert;
dieser senkt die Energiebarriere, die die Kristallbildung verhindert
und initiiert den natürlichen
Verschlussprozess der Dentin-Tubuli. In
der vorliegenden Erfindung werden der Nukleator wie auch die Ionen
die zu der Zusammensetzung des Präzipitats und der Kristallgröße beitragen,
von außen
zugeführt,
indem das aktive Siliciumdioxid-enthaltende Glas mit dem Zahn in
Kontakt gebracht wird.
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Nukleierung:
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Mineralisation als biologisches Phänomen ist
komplex und schwierig zu steuern. Um seinen Grundmechanismus zu
verstehen, ist die Mineralisation Ziel intensiver und andauernder
Studien. Eines der Grundmerkmale, die die Mineralisation betreffen,
ist das, dass obgleich Serum und Gewebeflüssigkeiten bezüglich Calcium
und Phosphat supergesättigte
Lösungen
darstellen, keine spontane Kristallisation in Geweben stattfindet.
So können
z. B. Gewebeflüssigkeit
oder andere Lösungen
mit equivalenten Konzentrationen an Calcium und Phosphat in einem
Teströhrchen
für eine
endlos lange Zeit gehalten werden, ohne dass eine Kristallbildung
auftritt. Wenn dann ein winziger Kristall von Hydroxyapatit in das
Teströhrchen
gegeben wird, beginnt der Kristall auf Kosten des Calciums und Phosphats
in der Lösung
zu wachsen. Eine Kristallisation wird ohne Unterstützung nicht
initiiert, da die Kondensation der Ionencluster, die die Voraussetzung
für die
Bildung eines Kristallkeims ist, ähnlich wie im allgemeinen chemische
Reaktionen Energie, erfordert. Ein Überschreiten der Schwelle erfordert
spezielle Bedingungen und/oder einen äußeren Faktor (Nukleator).
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Im Prinzip kann die Iniziierung einer
Kristallisation, d. h., die Bildung eines Kristallkeims (bzw. Kerns) auf
drei Wegen unterstützt
werden.
- 1) Die Menge an anorganischen Ionen
kann erhöht
werden, so dass eine bestimmte kritische Zahl an Ionencluster lokal
und gleichzeitig auf kleinem Raum gebildet wird. Unter diesen Bedingungen
kann die Energieschwelle, die die Kondensation von Ionenclustern
verhindert, überschritten
werden. Mit den gebildeten Kristallkeimen schreitet die Kristallisation
entweder durch Zunahme in der Größe selbst
oder durch Wirkung als Nukleator für die anderen noch labilen
Ionencluster in der Umgebung (sekundärer Kristallkeimbildung) fort. Wenn
die Kristallbildung wie oben beschrieben initiiert wird, wird sie
als homogene Kristallkeimbildung bezeichnet.
- 2) Mit Vorliegen eines Faktors (Nukleator) der die Energieschwelle,
die die Bildung eines Kristallkeims verhindert, senkt, ist es nicht
notwendig, die Ionenkonzentration zu erhöhen. Wenn die Kristallbildung
mit Hilfe eines Nukleators von außen initiiert wird, wird dies
als heterogene Kristallkeimbildung bezeichnet.
- 3) Es gibt auch Mittel, die die Energieschwelle erhöhen, wodurch
die Bildung eines Kristallkeims verhindert wird. Eines der bekanntesten
dieser Mittel ist Pyrophosphat. Folglich kann die Entfernung oder
Inaktivierung eines solchen lokal wirkenden Inhibitors eine Mineralisation
unterstützen.
-
Sobald ein Kristallkeim gebildet
wurde, setzt er das Wachstum fort, so dass neue Ionen kontinuierlich von
der Lösung
an die Oberfläche
des Kristalls diffundieren. In einer normalen biologischen Umgebung
beinhaltet die Mineralisation von Bindegewebe auch Zellaktivität. Die Zellen
bauen einen Mineralisationsrahmen, der durch extra-zellulären Matrix
gebildet wird, auf. Zumindest zu Beginn des Mineralisationsprozesses
können
kleine Membranauskleidungsstrukturen (Matrixvesikel) an den Oberflächen der
Zellen, die hartes Gewebe bilden, erkannt werden. Die Vesikel enthalten
Calcium-bindende Lipide und alkalische Phosphatase. Es wird angenommen,
dass es spezifisch diese Bedingungen sind, die für die Bildung des ersten Kristallkeims
speziell günstig
sind. Sobald der Kristallkeim gebildet wurde, platzen die Vesikel
und der Kristall verlässt
das Innere der Zelle und wird ein Baustein für hartes Gewebe. Da diese Vesikel
nur zu Beginn der Bildung von hartem Gewebe auftreten, ist es klar,
dass es auch andere Mechanismen geben muss, die zur Mineralisation
eines Gewebes führen.
Tatsächlich
enthält
die extra-zelluläre
Matrix ganz wenige organische Moleküle, die zumindest in vitro
als Nukleatoren wirken können.
Diese Moleküle
umfassen z. B. Osteonectin, Phosphoproteine, Collagen, anionische
Phospholipide und Schwefel-enthaltende
Verbindungen, z. B. Chondroitinsulphat und Ceratansulphat.
-
Alkalische Phosphatase wird immer
gefunden, wenn hartes Gewebe gebildet wird. Ihre Rolle bei der Bildung
von hartem Gewebe ist nicht vollständig geklärt. Es ist allerdings klar,
dass sie ein Enzym ist, das in der alkalischen Umgebung so wohl bei
der Hydrolyse verschiedener organischer Verbindungen als auch bei der
Freisetzung von Phosphationen beteiligt ist.
-
Intratubuläres Dentin enthält keinen
echten Mineralisationsrahmen (organische Matrix). Dies zeigt sich,
wenn demineralisierte Zahnproben hergestellt werden und Dentin-Tubuli
an den Stellen, die mit intratubulärem Dentin gefüllt worden
waren, hohl erscheinen. Dies schließt allerdings die Involvierung
von Nukleatoren bei der Mineralisation von intratubulären Dentin
nicht aus. Die Situation scheint genau entgegengesetzt zu sein,
da bekannt ist, dass Odontoblasten und/oder ihre Prozesse auf bestimmte
Stimulationen reagieren und zumindest in gewissem Maß fähig sind,
die Bildung von schützendem
intratubulärem
Dentin zu beschleunigen. Es ist allerdings auch möglich, dass
der primäre
Stimulus nicht die Zellaktivität
stimuliert, sondern ausreicht, um die Degeneration einer Zelle zu
initiieren. Folglich können
Teile einer degenerierenden Zelle als Nukleatoren wirken. Der letztgenannte
Fall ist mindestens teilweise Hinweise für ein pathologisches Phänomen. Die dritte
Alternative ist die, dass bestimmte Komponenten der Gewebeflüssigkeit,
die in die Dentin-Tubuli fließt, als
Nukleatoren wirken. Diese Art einer Situation entsteht z. B., wenn
die Zementschicht der Wurzeloberfläche während der Behandlung von Periodontitis
entfernt wird und die Dentin-Tubuli als wundähnliche Oberfläche mit
offenen Verbindungen zur Pulpa des Zahns freigelegt werden.
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Siliciumdioxid als Nukleator:
-
Die Auflösung von Siliciumdioxid vom
Glastyp, das in den Beispielen verwendet wird, ist minimal, wenn der
pH der Oberfläche
unter 9 ist. Oberhalb dieses Wertes nimmt seine Auflösung signifikant
zu und ist dominant, wenn der pH 9,5 übersteigt. Ein charakteristisches
Merkmal von aktivem Glas ist das, dass bei steigendem pH in seiner
Umgebung seine Si(OH)4-Moleküle sich
aufzulösen
beginnen. Es ist klar, dass, wenn Granulat kleiner Größe in einem
begrenzten Reaktionsraum verwendet wird, der pH ziemlich hoch wird,
was wiederum zu einer reichlichen Freisetzung von Siliciumdioxid
führt.
In einer biologischen Umgebung breitet sich Siliciumdioxid auch
in Gewebe aus.
-
Die CaP-Schicht, die an der Oberfläche des
Glases präzipitiert,
ist über
den gesamten Präzipitationsbereich
reich an Siliciumdioxid. Dies legt nahe, dass Siliciumdioxid eine
aktive Rolle bei der Bildung des Präzipitats spielt. Da sich Siliciumdioxid
in die Gewebe ausbreitet, kann es dort auch als Nukleator wirken.
Andererseits ist die Fähigkeit
von Collagen, als Nukleator für
Apatitkristall zu wirken, in vielen organischen Systemen, in denen
Glas eine der Komponenten ist, wichtig.
-
Wenn Glas z. B. mit Körperflüssigkeiten
in Kontakt kommt, werden die Oberflächenreaktionen des Glases durch
einen schnellen Ionenaustausch induziert, wobei die Wasserstoffionen
und H3O+-Ionen in
den Körperflüssigkeiten
an die Oberfläche
des Glases defundieren und die Alkali Na+-
und K+-Ionen wiederum aus dem Glas freigesetzt
werden. Das Netzwerk, das durch die Si-O-Si-Bindungen des Glases
gebildet wird, wird gebrochen, kann aber, wenn der pH unter 9,5
ist, unverzüglich
zu einer Siliciumdioxid-reichen, gelartigen, Schicht an der Oberfläche des
Glases repolymerisieren. In einer solchen Situation wird das Siliciumdioxid
auch immer gelöst.
Wenn der pH über
9,5 liegt, ist die Auflösung
vollständig.
Der pH der umgebenden Flüssigkeit
hat eine starke Wirkung auf den Ionenaustausch. Ein niedriger Siliciumdioxidgehalt
des Glases und eine offene Struktur, die durch das Siliciumdioxidatomnetzwerk
gebildet wird, begünstigten
den schnellen Austausch von Ionen. Die Calcium- und Phosphationen
im Glas, diffundieren durch die Siliciumdioxidreiche Schicht und
sie bilden zuerst eine amor phe Calciumphosphatschicht über der
Siliciumdioxid-reichen Schicht. Diese Reaktionen werden innerhalb
weniger Minuten initiiert, wenn das Glas mit der Flüssigkeit
in Kontakt gebracht wird. Während der
folgenden Tage werden die Siliciumdioxid-reiche Schicht und die
Calcium-Phosphat-Schicht allmählich
dicker. Gleichzeitig beginnt amorphes Calciumphosphat zu Apatit
zu kristallisieren. Die gebildete Apatitschicht ist reich an Siliciumdioxid.
Dies ist ein indirekter Beweis dafür, dass in einem anorganischen
System, das durch Glas und Flüssigkeit
gebildet ist, das Siliciumdioxid als Nukleator zur Kristallbildung
wirkt. Die oben genannten Reaktionen an der Oberfläche des
bioaktiven Glases sind in 11 dargestellt.
-
Die vorliegende Erfindung wird detaillierter
in den folgenden Beispielen beschrieben.
-
Beispiel 1
-
SiO2 (belgischer
Sand) , Na2Co3,
CaCO3 und CaHPO4H2O wurden im gewünschten Verhältnis gemischt
und in einen Platintiegel gegossen. Der Tiegel wurde in den Ofen
mit 1360°C
gestellt. Nach drei Stunden wurde der Tiegel aus dem Ofen genommen
und , die geschmolzene Zusammensetzung wurde in reines Wasser gegossen.
Die Zusammensetzung des resultierenden zerkleinerten Glases entsprach
Zusammensetzung Nr. 4 (S53P4) in Tabelle 1. Das Glas wurde unverzüglich aus
dem Wasser entfernt und mit Alkohol gespült. Das Glas wurde in einer
Kugelmühle
zu feinem Pulver vermahlen und gesiebt. Partikel mit unter 45 μm wurden
für eine
zukünftige
Verwendung gesammelt. Das produzierte Glaspulver wurde in der Präparation,
die in der vorliegenden Erfindung beschrieben wird, wie folgt verwendet:
Das Glaspulver (1,2 g) wurde vor seiner Anwendung auf die Oberfläche der
Wurzel eines Zahns in Wasser (0,4 g) suspendiert.
-
Beispiel 2
-
Das Glaspulver (S45P7), dessen Zusammensetzung
Nr. 5 in Tabelle 1 entsprach, wurde hergestellt. Es wurden dieselben
Ausgangsmaterialen und Verfahren wie bei der Präparation in Beispiel 1 verwendet,
mit einer Ausnahme: die Schmelzzeit war , 2,5 Stunden bei 1340°C. Das hergestellte
Glaspulver wurde vor Verwendung in einer physiologischen Salzlösung suspendiert.
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Beispiel 3
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Nach dem in den Beispielen 1 bis
2 beschriebenen Verfahren wurde Natriumsilicatglaspulver hergestellt.
SiO2 and Na2Co3 wurden als Ausgangsmaterialien verwendet
und das Glas wurde für
drei Stunden bei 1350°C
geschmolzen. Das hergestellte Glaspulver wurde vor Verwendung in
Wasser suspendiert.
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Beispiel 4
-
Vorläufiges klinisches
Experiment
-
Sechs Personen (5 Frauen und 1 Mann),
mit einem Durchschnittsalter von 51 nahmen an dem Experiment teil.
Vier Personen hatten kürzlich
eine paradontale Zahnfleischlappenoperation erhalten. Alle sechs Personen
litten an weichem und überempfindlichem
Dentin. Insgesamt 19 Zähne
waren behandelt worden. Bioaktives Glaspulver (S53P4; Tabelle 1;
maximale Partikelgröße 45 μm) wurde
unmittelbar vor der Verwendung wie in Beispiel 1 beschrieben ist,
in einer physiologischen Kochsalzlösung unter Bildung einer Suspension/Paste
gemischt. Die Bereiche, die mit der Präparation behandelt werden sollten,
wurden gewaschen und sorgfältig
getrocknet. Die Paste wurde mit einem Schaumstoffpad unter Bildung
einer ziemlich dicken Schicht über
den Bereich verteilt. Der Bereich wurde für eine Woche mit einem chirurgischen
Verband (Coe-Pak, registrierte Marke von GC AMERICAN INC., Illinois,
US) bedeckt. Zur Beurteilung der Verringerung der Schmerzen wurden
die subjektiven Schmerzwahrnehmungen der Patienten, gemessen unter
Verwendung einer visuellen Analogskala (VAS), unmittelbar nach dem
Behandlungszeitraum verwendet. Schmerzen wurden durch Anwendung
eines Luftstroms oder Kratzen mit einer Sonde ausgelöst. Der
Schmerzgrad wurde an einem Ende der Skala als starke Schmerzen und
am anderen Ende als schmerzfrei gemessen.
-
Resultate:
-
12 zeigt
die subjektive Beurteilung von Schmerzen nach der Anfangsbehandlung.
Bei allen Patienten waren die Schmerzen nach einer einzigen Behandlung
praktisch verschwunden. Die Behandlung wurde bei zwei Personen wiederholt,
nachdem keine der Patienten Schmerz verspürte, als die Zahnoberfläche sondiert
oder mit Luft angeblasen wurde. Eine Patientin kehrte nach drei
Monaten zur Nachkontrolle zurück,
sie hatte keine Überempfindlichkeit
mehr.
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Beispiel 5
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Kleine Proben, die in Verbindung
mit Zahnfreilegungsoperationen aus der Gingiva entnommen worden waren,
und zwar von jungen Patienten, wurden auf einem bioaktiven Glassubstrat
S53P4, kultiviert. Es wurde festgestellt, dass die Gewebeproben
im Allgemeinen gut an der Oberfläche
des Glases wachsen und dass die Gewebekulturtechnik zur Untersuchung
von Reaktionen zwischen bioaktivem Glas und unterschiedlichen Typen
weichen Gewebes geeignet war. Die Vorteile von Gewebekulturen sind
die, dass es möglich
ist, die Reaktionen von Epithel und Bindegewebe gleichzeitig zu
untersuchen. Als die Proben elektronen-mikroskopisch untersucht
wurden, wurde festge stellt, dass Epithelzellen eine organische Befestigung,
d. h., Hemidesmosomen, und eine Struktur, die einer Basallamina ähnelt, gegen
die Oberfläche
des Glases gebildet hatten.
-
Dieses Experiment, das früher veröffentlicht
wurde (18) zeigt, dass epitheliales Gewebe bioaktives Glas akzeptiert
und daran bindet.
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Beispiel 6
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CaP-Präzipitationen, die in vitro
in kultiviertem Bindegewebe gefunden werden.
-
Die Gewebekultur wurde wie in Beispiel
9 beschrieben durchgeführt.
Ein von-Kossa-Färben,
das die Calciumsalze färbt,
zeigte bei Untersuchungen unter dem Lichtmikroskop, dass eine CaP-Präzipitation
sich von der Oberfläche
des Glases tief in das Bindegewebe erstreckt. Eine Analyse der Probe
mit einem Elektronenrastermikroskop bestätigt die histologische Feststellung:
Collagenfibrillen des Bindegewebes sind im Inneren der Apatitschicht
eingefangen, die an der Oberfläche
des Glases wächst
(13 und 14).
-
Die Elementaranalyse der Probe zeigt
auch, das die Si-Ionen tief in das Bindegewebe diffundieren.
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Beispiel 7
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In-vitro-Experimente an
decalcifiziertem Dentin.
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Ein extrahierter Zahn wurde in 200 μm dicke Schnitte
geschnitten und mit Salzsäure
behandelt, um die anorganischen Komponenten aufzulösen. Dentin-Tuboli
wurden geöffnet,
wenn das hoch mineralisierte intratubuläre Dentin herausgelöst wurde.
Die verbleibende Matrix war weich und enthielt nahezu reines Collagen, Typ
I, dasselbe wie z. B. das Bindegewebe der Mundschleimhaut. Durch
Verwendung der Gewebekulturtechnik, die in Beispiel 9 beschrieben
ist, wurde Dentin für
5 Tage in der Kultur inkubiert. Es wurde nicht festgestellt, dass
Glas (S53P4) und Collagen aneinander haften, aber als die Collagenprobe
manuell gebogen wurde, fühlte
sie sich starrer an, wie es der Dentinschnitt vor der Säurebehandlung
tat. Bei Untersuchung unter dem Lichtmikroskop wurde festgestellt,
dass der Schnitt sich mit einer Tiefe von 100 bis 150 μm remineralisiert
hatte. Die Dentin-Tubuli in der Nähe der Oberfläche des
Glases waren vollständig
mineralisiert (15 und 16).
-
Dieses Experiment zeigt, das bioaktives
Siliciumdioxid-enthaltendes
Glas als Vehikel wirkt, das zum Mineralisieren von Collagenstrukturen
und zum Schließen
der Dentin-Tubuli im Dentin verwendet werden kann. Das Experiment
zeigt deutlich, dass es möglich
ist, Zahngewebe mit der Präparation
gemäß der vorliegenden
Erfindung zu verstärken,
wenn diese in Verbindung mit einer Wurzelkanaltherapie und dem Füllen eines
Zahns eingesetzt wird. Das Experiment zeigt weiter, dass es mit
Hilfe der erfindungsgemäßen Präparation möglich ist,
Collagen zu härten
und ein Mittel herzustellen, das als Knochenersatz oder als weiterer
Präparationstyp,
der in lebende Gewebe implantiert werden kann, geeignet ist.
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Beispiel 8
-
In-vivo-Experimente bei
Ratten
-
Experimentelle paradontale Knochendefekte
wurden palatinal neben den Backenzähnen im Oberkiefer von Ratten
hergestellt. Bioaktives Glaspulver (Zusammensetzung = S53P4 in Tabelle
1) (Korngröße 250–315 μm), gemischt
in Kochsalzlösung,
wurde auf eine Seite des Kiefers aufgetragen, die andere Seite diente
als Kontrolle. Um den Heilungsprozess des Knochendefekts zu initiieren,
wurde bioaktives Glas für
drei Wochen einwirken gelassen. Weiches Gewebe schien an beiden
Seiten der experimentellen Seite und der Kontrollseite, ähnlich zu
sein. Epithel haftete wieder an der Oberfläche des Zahns und Bindegewebe
zeigte keine Infiltration von inflamatorischen Zellen. Es wurde
festgestellt, dass das Material an dieser Stelle biokompatibel war.
-
Dieses Experiment bewies die Gewebekompatibilität des Materials
in vivo.
-
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-
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