Chytré materiály pro terapii alignery

S alignery z tvarově paměťových polymerů lze během léčby snížit počet ortodontických aparátů. © Fraunhofer IAP / Alignery vyrobené z tvarově paměťových polymerů mohou snížit počet ortodontických aparátů v průběhu terapie. © Fraunhofer IAP

Klinicky účinné, na míru, nenápadné a pohodlné – požadavky na alignery pro terapii zubních vad jsou vysoké. Stejně tak na materiál korekčních rovnátek. Tým Fraunhoferova institutu pro aplikovanou polymerovou výzkum IAP v Potsdamském Science Parku nyní ve spolupráci s Univerzitní klinikou v Düsseldorfu vyvinul vysoce funkční materiál, který umožňuje úplně nové koncepty léčby a snižuje náklady. Výzkumníci přitom využili polymery s vlastnostmi paměti tvaru.

Tento nový materiál spojuje efektivní pohyb zubů s účinnějším využitím zdrojů. »Alignery z polymerů s pamětí tvaru umožňují kontrolovat sílu působící na zuby a tím zpřizpůsobit terapii pacientovi«, vysvětluje Dr. Thorsten Pretsch, vedoucí výzkumné oblasti syntézy a polymerové techniky v Fraunhofer IAP, tento koncept. »Náš aligner umožňuje realizovat hned několik kroků zubní korekce«, zdůrazňuje Pretsch. Výhody: snížit počet ortodontických alignerů během léčby, zabránit nadměrnému plýtvání materiálem a snížit náklady na léčbu.

Memory efekt pro zubní korekci

Polymery s pamětí tvaru patří mezi inteligentní materiály. Z těchto plastů lze vyrábět objekty, které mění svůj tvar přesně podle předem stanoveného vzoru. Vnější podnět, například teplo, spustí efekt paměti tvaru. Rovnatko se pomalu mění a tím umožňuje posun vadně postavených zubů do požadované polohy.

Dvojitě účinný materiál pro alignery

Vedoucí projektu v Fraunhofer IAP, M. Sc. Dennis Schönfeld, syntetizoval pro použití v terapii alignery termoplastický polyuretan (TPU), který reaguje jak na teplo, tak na tělesně teplou vodu. V závislosti na teplotě nebo množství vody, kterou materiál absorbuje, lze tvar změny aligneru rozdělit na libovolný počet kroků. Výsledky testů na modelových zubech potvrzují funkčnost nově vyvinutého TPU: při tepelné úpravě tým dosáhl pohybu řezáku až o maximálně 3,5 milimetru. Navíc se podařilo v tělesně teplé vodě postupně měnit tvar rovnatka během stanovené doby. V budoucnu by se v ústní dutině pomocí slin mohl efekt paměti tvaru vyvolat a několik kroků korekce realizovat jedním rovnatkem. Šikovná volba tloušťky materiálu a postupné zahřívání aligneru navíc umožňuje kontrolovat působení síly na zuby. »Právě tyto zvláštnosti přinášejí v ortodontické terapii řadu jedinečných výhod – od menších tvarových úprav pomocí kontrolovaného zahřívání až po snížení počtu kroků léčby«, zdůrazňuje Pretsch.

Udržitelná terapie alignery

V současnosti jsou alignery vyrobeny z materiálů, které vytvářejí nepřirozeně silné tlakové síly. Aby bylo možné napravit zubní vadu bez poškození okolních tkání, je třeba mnoho malých kroků léčby. Pro každou fázi terapie se vyrábí odnímatelný, průhledný rovnatko. Studie doporučují omezit pohyb zubů na maximálně 0,2 milimetru na jeden aligner. Individuálně vyrobené rovnatka však způsobují vysoké náklady na léčbu. V závislosti na stupni vady je průměrně potřeba třicet až šedesát alignerů, které posunou zuby do požadované polohy během několika měsíců. Schopnost nově vyvinutého polymeru měnit svůj tvar v předem stanovených, malých a kontrolovaných krocích má potenciál snížit počet fází při ortodontické léčbě ve srovnání s terapií s běžnými materiály na alignery.

Budoucí technologie pro dentální terapii

Dosud byl materiál na alignery, který vyvinuli vědci z Fraunhofer IAP, testován na modelových zubech. Pro optimalizaci pro klinické použití je klíčový další vývoj materiálu. Základem jsou podrobné biomechanické analýzy, které provádí Poliklinika pro ortodoncii na Univerzitní klinice v Düsseldorfu. »Naše výzkumy naznačují, že nový materiál vykazuje výrazně vyšší účinnost, což přináší velké výhody pro ortodontickou léčbu«, uvádí profesor Drescher z Univerzitní kliniky v Düsseldorfu. Tým je přesvědčen, že se podaří přenést tuto inovativní technologii i na in vivo aplikace.

Podpora

Projekt »Polymery s pamětí tvaru pro ortodoncii« 20400 BG, financovaný FGW Výzkumnou společností nástrojů a materiálů e. V., byl podpořen prostřednictvím AiF Pracovní skupiny průmyslových výzkumných sdružení »Otto von Guericke« e. V. v rámci programu podpory průmyslového společného výzkumu (IGF) Ministerstva hospodářství a ochrany klimatu Německa na základě usnesení německého Bundestagu.

Výsledky projektu byly publikovány v časopise »Materials«, ve speciální edici »Materials and Techniques in Dentistry, Oral Surgery and Orthodontics«.