Kunststofffüllung rettet Elefantenstoßzahn

Die Stoßzähne eines Elefanten sind stark, aber nicht unzerstörbar. Stoßzähne können unter enormen Belastungen Schaden nehmen und reißen. Ein Riss kann letztlich zum Verlust des Zahns und zu einer gesundheitlichen Beeinträchtigung des Tieres führen. US-amerkanische Wissenschaftler haben dagegen eine innovative Lösung entwickelt und am lebenden Objekt erprobt: Indem sie eine großen Riss mit einem Kunststoffverbundwerkstoff schlossen, retteten US-amerikanische Tierärzte einem 35jährigen Elefanten wohlmöglich dem Stoßzahn und vielleicht auch Leben.

Jeden Tage werden in Afrika Schätzungen zufolge rund 100 Elefanten wegen ihrer Stoßzähne getötet. Elfenbein ist kostbar, der Handel damit aber verboten. Dennoch floriert das Geschäft mit den Stoßzähnen getöteter Nashörner und Elefanten auf dem Schwarzmarkt. 

Das Leben eines Elefanten wird nicht allein durch die Tod bringende Kugel aus dem Gewehrlauf eines Wilderers bedroht, der das große Geschäft mit dem Elfenbein wittert. Gefahr lauert an ganz anderer Stelle, namentlich im Mikrokosmos, wenn Krankheitskeime in den Riss eindringen und der Stoßzahn sich entzündet. 

Vor einem ähnlichen Schicksal bewahrten Tierärzte möglicherweise den 35jährigen Bulwagi, einem im Zoo von Birmingham im US-Bundesstaat Alabama lebenden afrikanischen Elefanten. Ein Stoßzahn war tief eingerissen, was bei großer Belastung, etwa durch heftiges Reiben an Bäumen, Transportieren von Holzstämmen oder in Folgen von Kampfhandlungen mit Artgenossen, passieren kann.  

Während kleinere Risse in der Regel kein Problem darstellen, können große, tiefe Einrisse zum Verlust des ganzen Stoßzahns führen. Ohne adäquate Behandlung, hier gleichen sich Elefant und Menschen, kann ein angerissener, verletzter Stoßzahn zum Ziel von Fäulnisbakterien werden.

Viele Male hatten Bulwagis Tierpfleger bereits versucht, den Riss durch Anlegen eines Gipsverbands zu reparieren – ohne nennenswerten Erfolg. Der Elefant schrubbelte sich den Verband ab und fraß ihn zum Teil, berichtet Richard Sim, einer der Tierärzte des Zoos.

Der Riss wurde größer und die Zooleitung beschloss, einem in diesem Fall klassischen Prozedere zu folgen. Der Notfallplan sah vor, den Riss durch anlegen einer Metallmanschette zu stabilisieren. Diese Maßnahme lässt sich ansatzweise mit dem Anbringen einer Krone über einen gebrochenen Zahn vergleichen.

Mit dieser Aufgabe betraut wurde Dr. Brian Pillay vom "Processing and Applications Development Center" an der University of Alabama in Birmingham. Doch statt dem üblichen Prozedere zu folgen, fragte sich Dr. Pillay, ob es nicht eine bessere Möglichkeit gebe.

Denn um eine Metallmanschette befestigen zu können, muss der Zahn an mehreren Stellen angebohrt und die Manschette anschließend mit Schrauben montiert werden, um ein Verrutschen zu verhindern. Diese Vorgehensweise würde eine zusätzliche Verletzung des Zahnes bedeuten. Abgesehen davon würde ein Metallring am Stoßzahn mehr Gewicht bedeuten und zudem wäre es keine wirklich hübsche Applikation.

Dr. Pillays Profession ist es, Metalle in der Anwendung durch neue Materialien und Technologie zu ersetzen. Nicht anders sollte es auch im Fall der Reparatur des Stoßzahns geschehen. Der Wissenschaftler erwog den Einsatz eines Verbundwerkstoffs bestehend aus Glas- und Kohlenstofffasern und einem Kunststoffharz, wie er auch im Brücken-, Flugzeug- und Automobilbau zum Einsatz kommt.

Obgleich Dr. Pillay beim Einsatz von Verbundwerkstoffen auf Kunststoffbasis über einen reichaltigen Erfahrungsschatz verfügt, erwies sich diese für ihn erste zahnmedizinischen Anwendung als Herausforderung. „Der Stoßzahn weist keine durchgehende Querschnittsfläche auf, sondern verjügt sich“, erklärt Dr. Pillay. Die Entwicklung dauerte einige Monate und wurde vor der Anbringung an den Stoßzahn auf PVC-Rohre getestet, um die Behandlungsdauer gering zu halten und das Tier nicht über Gebühr zu belasten.

Zwei Stunden dauerte der Eingriff: Unter der Leitung von Dr. Pillay platzierten die Zoomitarbeiter die Kohlenstofffasern Schicht für Schicht auf dem Stoßzahn rund um den Riss. Bei einer typischen industriellen Anwendung wäre das Epoxidharz schichtweise aufgetragen worden, um eine bessere Verbindung der Fasern zu gewährleisten. Das aber wäre zu zeitaufwendig gewesen, sagt Tierarzt Sim. Stattdessen wurde eine Unterdruckpumpe eingesetzt, um das Epoxid aus einem Vorratsbehälter anzusaugen und in die Kohlenstofffasern einzuspritzen. So konnte das Epoxid innerhalb von Minuten in das Material aufgenommen werden und einen harten, widerstandsfähigen, undurchlässigen Panzer ausbilden.

Drei Monate später ging es Bulwagi, seinem Stoßzahn sowie dem Verband aus Verbundmaterial bestens. „Ich glaube nicht, dass er (Bulwagi) eine Veränderung bemerkt hat”, schätzt Tierarzt Sim. Das Tier jedenfalls schenke der Veränderung an seinem Stoßzahn jedenfalls keine große Aufmerksamkeit. Heißt, der Verband habe bereits einige Belatungen aushalten müssen, etwa wenn Bulwagi seinen Stoßzahn kräftig an andere Gegenständen rieb. Zeichen, dass der Panzer hält.

Ungeachtet der stabilen, kosmetisch unauffälligen Lösung kam sie für Bulwagi vielleicht zu spät: Offenkundig habe sich der Stoßzahn bereits vor der Behandlung entzündet, berichtet Tierart Sim. Der Stoßzahn stehe daher unter strenger Beobachtung, falls weitere Eingriffe notwendig seien.

Dennoch, selbst wenn Bulwagi seinen Stoßzahn wohlmöglich doch verlieren könnte, profitierten andere Elefanten mit vergleichbaren gesundheitlichen Problen von der innovativen Lösung auf Kunststoffbasis, sind Sim und Pillay überzeugt. Die Akzeptanz in Fachkreise sei jedefalls sehr groß; einige Zoos hätten bereits nachgefragt.

Pillays Studententeam ist noch mit der Verfeinerung der eingesetzten Materialien beschäftigt. Ein Dokumentatin sei in Planung, in dem Tierärzten rund um die Welt erklärt werde, wie sie die Methode selbst anwenden können. „Auf diese Weise können wir Elefanten nicht nur in Zoos helfen, sondern auch wildlebenden Elefanten, ohne die Stoßzähne zu entfernen“, sagt Dr. Pillay. Zudem sehe der Wissenschaftler weitere Anwendungsmöglichkeiten bei Tieren mit Körperpanzern bewehrte Tier, den harte Schale Schaden genommen habe. Allerdings fehle es hier noch an Forschung. (GD)

Quelle
[1] University of Alabama at BirminghamSchool of Engineering