Magnetfeldgesteuerte Nanoroboter können dazu beitragen, Bakterien tief in den Dentinkanälen abzutöten und den Erfolg von Wurzelbehandlungen zu verbessern.
- Zu diesem Ergebnis kommt eine neue Studie von Forscherinnen und Forschern des Indian Institute of Science (IISc) und des vom IISc gegründeten Unternehmens Theranautilus.
Behandlung von Zahninfektionen
Zahnwurzelbehandlungen zur Behandlung von Zahninfektionen gehören zu den Routineeingriffen, denen sich Millionen von Patientinnen und Patienten unterziehen. Dabei wird das infizierte weiche Gewebe 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 vollständig zu entfernen, insbesondere antibiotikaresistente Bakterien wie Enterococcus faecalis, die sich in mikroskopisch kleinen Kanälen im Zahn, den Dentintubuli, verstecken.
Diese Dentintubuli sind sehr klein und die Bakterien befinden sich tief im Gewebe. Mit den derzeit verfügbaren Techniken ist es nicht möglich, in das Zahninnere vorzudringen und die Bakterien abzutöten, erklärt Shanmukh Srinivas, wissenschaftlicher Mitarbeiter am Centre for Nano Science and Engineering (CeNSE) des IISc.
Nanoroboter reinigen Zähne bei Wurzelbehandlungen
Für die Studie, die in der Fachzeitschrift Advanced Healthcare Materials veröffentlicht wurde, entwickelten die Wissenschaftler schraubenförmige Nanoroboter aus eisenbeschichtetem Siliziumdioxid, die durch ein Gerät gesteuert werden, das ein schwaches Magnetfeld erzeugt.
- Diese Nanoroboter wurden in Zahnproben injiziert und ihre Bewegungen mit einem Mikroskop verfolgt.
Durch Veränderung der Frequenz des Magnetfeldes konnten die Wissenschaftler die Nanoroboter dazu bringen, sich beliebig zu bewegen und tief in die Dentinkanälchen einzudringen.
Zudem konnten die Forschenden zeigen, dass sie die Nanobots auch wieder zurückholen können. Die Nanoroboter konnten aus den Zähnen der Patientinnen und Patienten entfernt werden.
Bakterien abtöten ohne Chemikalien oder Antibiotika
Entscheidend ist, dass es den Forschenden am Indian Institute of Science gelungen ist, das Magnetfeld so zu verändern, dass die Oberfläche der Nanoroboter Hitze erzeugt, die Bakterien in der Umgebung abtöten kann.
Bislang erzeugen Wissenschaftler mit Ultraschall- oder Laserimpulsen Schockwellen in der Flüssigkeit, 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 Nanoroboter hingegen können viel weiter vordringen – bis zu 2.000 Mikrometer.
- Die Verwendung von Hitze 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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