Durch ein Magnetfeld gesteuerte Roboter in Nanogröße können dazu beitragen, Bakterien tief in den Dentinkanälen abzutöten und den Erfolg von Wurzelbehandlungen zu steigern.
Zu diesem Schluss kommt eine neue Studie von Forscherinnen und Forschern des Indian Institute of Science (IISc) und des vom IISc gegründeten Unternehmen Theranautilus.
ÜBERSICHT
Behandlung von Zahninfektionen
Zahnwurzelbehandlungen zur Behandlung von Zahninfektionen gehören zu den Routineeingriffen bei Millionen von Patienten. Bei dem Verfahren wird das infizierte Weichgewebe im Inneren des Zahns, das so genannte Zahnmark, entfernt und der Zahn mit Antibiotika oder Chemikalien gespült, um die Bakterien abzutöten, die die Infektion verursachen.
In vielen Fällen gelingt es jedoch nicht, alle Bakterien – insbesondere antibiotikaresistente Bakterien wie Enterococcus faecalis – vollständig zu entfernen, die in mikroskopisch kleinen Kanälen im Zahn, den Dentintubuli, verborgen bleiben.
Solche Dentintubuli sind sehr klein, und die Bakterien befinden sich tief im Gewebe. Mit den derzeit verfügbaren Techniken ist es nicht möglich, bis ins Zahninnere vorzudringen und die Bakterien abzutöten, erklärt Shanmukh Srinivas, wissenschaftlicher Mitarbeiter am Centre for Nano Science and Engineering (CeNSE) des IISc.
Nanobots zur Zahnreinigung bei Wurzelbehandlungen
Im Rahmen der Studie, die in der Fachzeitschrift Advanced Healthcare Materials veröffentlicht wurde, entwickelten die Wissenschaftler schraubenförmige Nanoroboter aus mit Eisen beschichtetem Siliziumdioxid, die mit einem Gerät gesteuert werden können, das ein Magnetfeld geringer Stärke erzeugt.
Diese Nanoroboter wurden in Zahnproben injiziert, und ihre Bewegung wurde mit einem Mikroskop verfolgt.
Durch Veränderung der Frequenz des Magnetfelds konnten die Wissenschaftler die Nanoroboter dazu bringen, sich nach Belieben zu bewegen und tief in die Dentinkanälchen einzudringen.
Außerdem konnten die Forschenden zeigen, dass sie die Nanobots zurückholen können. Es gelang sie aus den Zähnen der Patientinnen und Patienten wieder herausholen, so die Autoren der Studie.
Abtöten von Bakterien ohne Chemikalien oder Antibiotika
Das Entscheidende ist, dass die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler am Indian Institute of Science das Magnetfeld so verändern konnten, dass die Oberfläche der Nanoroboter Wärme erzeugt, die die Bakterien in der näheren Umgebung abtöten kann.
Bislang haben Wissenschaftler Ultraschall- oder Laserimpulse eingesetzt, um Schockwellen in der Flüssigkeit zu erzeugen, mit der Bakterien und Gewebetrümmer ausgespült werden, um die Effizienz der Wurzelkanalbehandlung zu verbessern.
Diese Pulse können jedoch nur bis zu einer Entfernung von 800 Mikrometern eindringen, und ihre Energie verliert sich schnell. Die Nanobots hingegen konnten viel weiter vordringen – bis zu 2.000 Mikrometer.
Die Verwendung von Wärme zur Abtötung von Bakterien bietet auch eine sicherere Alternative zu aggressiven Chemikalien oder Antibiotika, sagen die Forscher.
Quellen
Indian Institute of Science / Debayan Dasgupta et al, Mobile Nanobots for Prevention of Root Canal Treatment Failure, Advanced Healthcare Materials (2022). DOI: 10.1002/adhm.202200232
ddp
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