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Zahnersatz länger haltbar machen

Christian Gorsche
(c) Die Presse (Clemens Fabry)
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Der Chemiker Christian Gorsche entwickelt neue Moleküle, die Kunststofffüllungen weniger spröde machen und Mikrorisse im Material verhindern.

Zahnfüllungen sind nie angenehm. Noch unerfreulicher ist, wenn eine teure Kunststofffüllung spröde wird und von Karies angegriffen wird. Um dieses Problem von Kunststoff-Zahnfüllungen zu beseitigen, hat Christian Gorsche in seiner Dissertation neue Moleküle entwickelt, die Zahnersatz-Materialien haltbarer machen.

„Die Härtung der Paste, die der Zahnarzt aufbringt, erfolgt durch Licht. Die Chemie dahinter heißt Photopolymerisation“, erklärt Gorsche, der als Post-Doc im ChristianDoppler-Labor für Photopolymere in der Zahnheilkunde an der TU Wien arbeitet, das Robert Liska und Jürgen Stampfl leiten. Das Licht löst eine Kettenreaktion im flüssigen Material aus, bei der sich viele kleine Moleküle zu einem Netzwerk verbinden: Dadurch wird die Substanz hart.

Hart ist gut, wenn man damit kauen will. Doch wenn etwas spröde ist wie Glas, kann es kaputtgehen, wenn es einen festen Schlag erhält. „Wir wollten also die Schlagzähigkeit des Materials erhöhen“, sagt Gorsche. Die zweite Problematik bei Kunststofffüllungen ist, dass das Material sehr rasch aushärtet, die chemische Reaktion, bei der sich die kleinen Moleküle zu einer Kette vernetzen, aber weiterläuft: Es entstehen Spannungen.

„Stellen Sie sich vor, die Moleküle geben sich die Hand und rücken näher zusammen. Dadurch schrumpft das Material“, sagt Gorsche. Wenn das ausgehärtete Material schrumpft, kommt es zu besagten Spannungen, die das Material belasten. „Dann entstehen feine Mikrorisse, in denen sich Bakterien ansiedeln können.“ Am Institut für Synthesechemie der TU Wien tüftelte Gorsche mit seinen Kollegen, bis ein Molekül entwickelt wurde, das beide Probleme lösen kann. „Wir fügen nun Kettenübertragungsreagenzien hinzu“, sagt Gorsche.

Diese Moleküle schnappen sich quasi ein Ende der wachsenden Kette und unterbrechen die Kettenreaktion. Zugleich werfen sie aber einen Angelhaken aus, um eine neue Kette zu starten. So erhält das Material die gleiche Festigkeit, es gibt aber Unterbrechungen auf Molekülebene, die es erlauben, den Ablauf der Kettenreaktion zu regulieren. „So verzögert man die Aushärtung des Materials, es kommt zu weniger Schrumpfungsspannung, und dadurch wird das Material haltbarer und weniger spröde.“

Wie von der Industrie gewünscht, klappt die Synthese der Moleküle schnell und günstig: „Als angewandte Forscher wollen wir immer ein wirtschaftliches Arbeiten ermöglichen“, so Gorsche. Die Erfindung der neuen Reagenzien kann auch für den 3-D-Druck dienen, der Teil des Christian-Doppler-Labors ist: Zahnersatz wird nicht, wie bisher, im Zahntechniklabor durch Gießen und Fräsen hergestellt, sondern von 3-D-Druckern „ausgespuckt“, die vorher mit Scan-Daten aus dem Mund des Patienten gefüttert wurden. Die Aushärtung des gedruckten Materials läuft hier auch über Lichtreaktionen ab: Die neuen Reagenzien können nun die Sprödigkeit des Materials verringern und zum Beispiel Implantate länger haltbar machen.

 

Tipps und Tricks für 3-D-Drucker

Gorsche selbst hat keinen 3-D-Drucker zu Hause. „Die kommerziellen Geräte arbeiten ganz anders als unsere Labortechnik. Trotzdem kann ich Freunden, die 3-D-Drucker besitzen, ab und zu Tipps geben, wie sie die Geräte warten können“, verrät er.

Wie es nach der zweijährigen Post-Doc-Zeit weitergeht, weiß der junge Burgenländer noch nicht. „Wien ist so eine attraktive Stadt, hier geht es mir gut. Aber das Ausland lockt auch, sollte es spannende Angebote geben.“ Wie es sich im Ausland lebt, weiß Gorsche aus seiner Studienzeit. Während eines Austauschjahres in Florida, USA, lernte er seine jetzige Frau kennen. „Dann habe ich noch ein Jahr Studium in Florida angehängt.“ Erst danach zog er mit der Schauspielerin nach Wien, wo dann geheiratet wurde.

ZUR PERSON

Christian Gorsche wurde 1985 in Mattersburg geboren und studierte an der TU Wien technische Chemie. Sein Masterstudium schloss er sowohl an der TU als auch an der University of Florida ab. Seit der Diplomarbeit arbeitet er mit der Zahntechnik-Firma Ivoclar Vivadent zusammen, jetzt als Unternehmenspartner im CD-Labor. Seine Dissertation über stabilere Zahnfüllungen wurde mit dem Ressel-Preis der TU Wien geehrt, dotiert mit 13.000 Euro.

Alle Beiträge unter:diepresse.com/jungeforschung

("Die Presse", Print-Ausgabe, 31.10.2015)