Intelligens anyagok az aligner-terápiához

Alignerekből formagátlásmemóriapolymerből a fogszabályozó sínok számát csökkenteni lehet a terápiás folyamat során. © Fraunhofer IAP / A formagátlásmemóriapolymerből készült alignerek csökkenthetik a fogszabályozó sínok számát a terápiás folyamat során. © Fraunhofer IAP

Kliniikailag hatékony, méretre szabott, észrevehetetlen és kényelmes – a fogszabályozó alignerek iránti követelmények magasak. Ugyanez igaz az igazítási sínek anyagára is. A Potsdami Tudományos Parkban működő Fraunhofer Alkalmazott Polimerkutató Intézet (IAP) csapata most együttműködve a düsseldorfi Egyetemi Klinikai Központtal kifejlesztett egy magas funkcionális anyagot, amely teljesen új kezelési koncepciókat tesz lehetővé és csökkenti a költségeket. A tudósok a formagondozó polimerek tulajdonságaira alapoznak.

Az új típusú anyag hatékony fogmozgásokat köt össze az erőforrások hatékonyabb felhasználásával. „A formagondozó polimerekből készült alignerek lehetővé teszik az erőhatás kontrollját a fogakon, ezáltal a terápiát páciensbarátabbá téve”, magyarázza Dr. Thorsten Pretsch, a Fraunhofer IAP Szintézis és Polimertechnika Kutatási Osztályának vezetője. „Az általunk kifejlesztett aligner lehetővé teszi több lépésben történő fogszabályozást is”, hangsúlyozza Pretsch. Előnyei közé tartozik, hogy csökkenti a fogszabályozó alignerek számát a kezelés során, elkerüli a túlzott anyagveszteséget, és csökkenti a kezelési költségeket.

Memóriahatás a fogszabályozásban

A formagondozó polimerek az intelligens anyagok közé tartoznak. Ezekből a műanyagokból olyan tárgyak készíthetők, amelyek formájukat egy előre meghatározott módon változtatják meg. Egy külső inger, például hő hatására aktiválódik a memóriahatás. A sín lassan megváltoztatja formáját, így lehetővé téve a hibásan elhelyezkedő fogak mozgatását a kívánt pozícióba.

Kétszeresen hatékony aligner anyag

A Fraunhofer IAP projektvezetője, M. Sc. Dennis Schönfeld által szintetizált, az aligner-terápiában alkalmazott termoplasztikus poliuretán (TPU), amely reagál mind a hőre, mind a testmeleg vízre. Attól függően, hogy mekkora a hőmérséklet vagy mennyi vizet vesz fel az anyag, az aligner formaváltozása bármilyen számú lépésre bontható. Egy tesztsorozat modell fogkoronákkal igazolta az új TPU funkcionalitását: a hőkezelés során a csapat maximum 3,5 milliméteres mozgást ért el egy metszőfog esetében. Emellett sikerült testmeleg vízben fokozatosan változtatni a sín formáját egy előre meghatározott idő alatt. A jövőben a szájüregben a nyál segítségével kiváltható a memóriahatás, és több lépésben is végrehajtható a korrekció egy sínnel. Az anyagvastagság okos kiválasztása és a aligner fokozatos melegítése lehetővé teszi a fogak erőhatásának kontrollját is. „Ezek a különlegességek számos egyedi előnyt kínálnak a fogszabályozó terápia során – a kisebb formanyílásoktól a kontrollált melegítésen át a kezelési lépések számának csökkentéséig”, hangsúlyozza Pretsch.

A aligner-terápia fenntartható kialakítása

Jelenleg az alignerek olyan anyagokból készülnek, amelyek szokatlanul erős nyomóerőket fejtenek ki. A fogszabályozás során sok kis lépésre van szükség, hogy ne sérüljön a környező szövet. Minden egyes kezelési szakaszhoz egy eltávolítható, átlátszó sín készül. Tanulmányok szerint a fogmozgást legfeljebb 0,2 milliméterre kell korlátozni alignerenként. A személyre szabott sínek magas kezelési költségeket okoznak. A hibás fogállás mértékétől függően átlagosan 30-60 aligner szükséges ahhoz, hogy a fogakat több hónapon keresztül a kívánt helyzetbe hozzák. Az újonnan kifejlesztett polimer képessége, hogy formáját előre meghatározott, kicsi és kontrollált lépésekben változtassa, lehetőséget ad arra, hogy csökkentse a fogszabályozási kezelések során szükséges lépések számát a hagyományos aligner anyagokhoz képest.

Jövőtechnológia a fogászati terápiában

Eddig a kutatók a Fraunhofer IAP által kifejlesztett aligner anyagot modell fogkoronákon tesztelték. A klinikai alkalmazás optimalizálása érdekében a további anyagfejlesztés áll a középpontban. A düsseldorfi Egyetemi Klinika Ortopédiai Tanszéke részletes biomechanikai elemzéseket végez. „Tanulmányaink arra utalnak, hogy az új anyag jelentősen magasabb hatékonyságot mutat, ami nagy előnyöket jelent a fogszabályozó kezelésekben”, mondja Professor Drescher a düsseldorfi Egyetemi Klinikai Központból. A csapat bízik abban, hogy az új technológiát in vivo alkalmazásokra is át tudják vinni.

Támogatás

A „Formagondozó polimerek a fogászatban” című projekt, az FGW Kutatóintézetek és Anyagok Szövetségének 20400 BG számon, az Otto von Guericke Ipari Kutatóintézetek Szövetségének (AiF) keretében, az ipari közös kutatás támogatási programja (IGF) révén, a Szövetségi Gazdasági és Klímavédelmi Minisztérium támogatásával valósult meg, a Bundestag határozata alapján.

A projekt eredményeit a „Materials” folyóirat különszámában, „Materials and Techniques in Dentistry, Oral Surgery and Orthodontics” címmel publikálták.