Formgedächtnispolymere: effizientere Zahnkorrektur dank TPU

Die Behandlung von Zahnfehlstellungen kann mitunter langwierig und kostenintensiv sein. Für jeden einzelnen Therapieschritt wird eine neue Korrekturschiene (Aligner) benötigt. Sogenannte Formgedächtnispolymere können dazu beitragen, die Therapie nicht nur patientengerechter zu gestalten, sondern auch Materialabfall zu reduzieren.

Im Interview mit dem K-MAG spricht Dr. Thorsten Pretsch über ein neu entwickeltes Material, darüber, wie die Formänderung eines Aligners dank diesem funktioniert und wo die Formgedächtnispolymere künftig noch eingesetzt werden könnten.

Herr Dr. Pretsch, Sie haben ein neues Material für die Zahnkorrektur entwickelt. Worum handelt es sich dabei?

Dr. Thorsten Pretsch: Bei dem von uns entwickelten und an Modellzahnkränzen getesteten Material handelt es sich um ein Formgedächtnispolymer aus thermoplastischem Polyurethan (TPU). Genau genommen ist es ein optisch transparentes Polyetherurethan.

Sie sprechen von Formgedächtnispolymeren. Was bedeutet das?

Pretsch: Formgedächtnispolymere zählen zu den intelligenten Materialien. Aus diesen Kunststoffen lassen sich Objekte fertigen, die ihre Form in einer vorher genau festgelegten Art und Weise ändern. Ein äußerer Reiz wie beispielsweise Wärme löst den Formgedächtniseffekt aus. Im Falle von Alignern aus Formgedächtnispolymer verändert die Schiene langsam ihre Form und eröffnet so die Möglichkeit, fehlgestellte Zähne in die gewünschte Position zu bewegen. In unserem Fall ist es möglich, den Effekt der Formrückstellung sowohl durch Wärme als auch durch Einlagerung des Polymers in körperwarmem Wasser auszulösen.

Wie profitiert die Patientin oder der Patient von der Aligner-Therapie mit dem neuen Material, insbesondere im Vergleich zur herkömmlichen Therapie?

Pretsch: Derzeit bestehen Aligner aus Materialien, die unnatürlich starke Druckkräfte hervorrufen. Um eine Zahnfehlstellung zu korrigieren, ohne das anliegende Gewebe zu schädigen, sind daher viele kleine Behandlungsschritte erforderlich. Für jede einzelne Therapiestufe wird eine herausnehmbare, transparente Schiene gefertigt. Studien empfehlen, die Zahnbewegung auf maximal 0,2 Millimeter pro Aligner zu begrenzen. Die individuell hergestellten Schienen verursachen hohe Behandlungskosten. Abhängig vom Grad der Fehlstellung sind durchschnittlich 30-60 Aligner notwendig, um die Zähne über mehrere Monate hinweg in die gewünschte Position zu bewegen. Die Fähigkeit des nun neu entwickelten Polymers, seine Form in vorab festgelegten, kleinen und kontrollierten Schritten zu ändern, hat das Potenzial, die Anzahl der erforderlichen Etappen bei einer kieferorthopädischen Behandlung im Vergleich zu Therapien mit herkömmlichen Aligner-Materialien zu verringern.

Inwiefern trägt das zu mehr Nachhaltigkeit bei?

Pretsch: Indem die Anzahl kieferorthopädischer Aligner im Verlauf einer Therapie reduziert, übermäßiger Materialabfall vermieden und die Behandlungskosten gesenkt werden können. Das ist unser erklärtes Ziel.

Welche Anwendungsmöglichkeiten könnten Sie sich noch für das Material vorstellen?

Pretsch: Es sind beispielsweise Anwendungen, in denen Materialien ein sehr gutes Formrückstellverhalten abverlangt wird. Die duale Stimuli-Responsivität, also die Fähigkeit des Materials, auf Veränderungen der Umgebungstemperatur und auf Feuchte mit Formänderungen zu reagieren, macht es besonders attraktiv für den Einsatz als Sensoren und für Anwendungen im Bereich Soft Robotics.