Fraunhofer-Institut für Mikrostruktur von Werkstoffen und Systemen IMWS
Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler unterstützen mit präklinischen Produktbewertungen Unternehmen bei der Vorbereitung aufwendiger klinischer Studien.
Materialforschung für Dental Care
Wie wirken Zahnpasten oder Mundspüllösungen? Wie unterscheidet sich die Mikrostruktur von Zähnen, Dentalprothesen oder auch Knirscherschienen vor und nach der Pflege? Welche Form sollten die Borsten von Zahnbürsten für eine optimale Reinigungsleistung haben? Solche Fragen untersuchen Mitarbeitende im Bereich Dental Care am Fraunhofer IMWS. Ihre werkstoffmechanischen Untersuchungen sind die Basis, um medizinische und kosmetische Pflegeprodukte zu charakterisieren und zu verbessern.
The group focuses on application-oriented
and materials science questions on behalf of
research and development partners from the
dental care end-product sector and the supplier industry.
Reinigungsprozesse, etwa das Zusammenspiel von Borstenspitze, Zahn und Zahnpasta lassen sich auf der Mikro- und Nanoebene analysieren, wo sich winzige Reibungsprozesse abspielen. Durch die Aufklärung solcher Wirkmechanismen lassen sich neue Materialien und Oberflächentechnologien zur Verbesserung der biofunktionalen Eigenschaften entwickeln. Diese Informationen können wiederum bei der Entstehung von Produkten mit neuen, verbesserten Materialeigenschaften hilfreich sein. Auch die Entwicklung und Erprobung verbesserter Werkstoffe wird so möglich, die beispielsweise über eine optimierte Struktur und Oberflächenkompatibilität oder maßgeschneiderte Funktionalitäten für medizinische Anwendungen und Tissue Engineering verfügen. All das trägt dazu bei, die Lebensqualität von Menschen zu steigern.
Im Fokus stehen für die seit 2012 bestehende Gruppe »Charakterisierung medizinischer und kosmetischer Pflegeprodukte« am Fraunhofer IMWS dabei immer anwendungsorientierte und materialwissenschaftliche Fragestellungen im Auftrag von Forschungs- und Entwicklungspartnern sowohl aus der Großindustrie als auch von kleinen und mittleren Unternehmen aus dem Dental Care-Endproduktebereich und der Zulieferindustrie.
Das Team unterstützt bei der Produktentwicklung unter anderem mit der Charakterisierung von Zahnpflegeprodukten und der Aufklärung von deren Interaktionen mit biologischen Oberflächen sowie prothetischen, kieferorthopädischen, restaurativen und Implantatmaterialien. Dazu kommt die Entwicklung neuer Methoden, spezieller Versuchsaufbauten, Testverfahren und Modelle. Die technische Ausstattung auf Top-Niveau und das Verständnis für die Belange der Kunden, mit denen häufig bereits über viele Jahre kooperiert wird, runden das Angebot ab. Aktuelle Anwendungsbeispiele sind die Untersuchung der Fluoridaufnahme bei neuen Zahnpasten, Auswirkungen der Reinigung auf Dentalprothesen, der Verschluss von Tubuli durch geeignete Partikel in Zahnpasten, um die Schmerzsensibilität zu verringern, die Entwicklung von Mikroplastik-freien und biokompatiblen abrasiven Partikeln oder Forschungsansätze, mit denen der altersbedingten Mundtrockenheit (Xerostomie) begegnet werden kann, die durch die damit einhergehende Veränderung der Mundflora häufig zur Entstehung von Karies und Parodontitis beiträgt.
Zur besonderen Expertise gehört die Untersuchung von Produkten, denen Wirkungen in Bezug auf die De- und Remineralisation von Zahnschmelz, Zahnerosion, Hypersensibilität sowie Zahnverfärbungen und -reinigung zugeschrieben werden. Die Forschenden unterstützen mit diesen präklinischen Produktbewertungen Unternehmen bei der Vorbereitung aufwendiger klinischer Studien. Durch die interdisziplinäre Zusammenarbeit mit Partnern aus dem FuE-Bereich, wie Universitäten und anderen Forschungsinstitutionen, ergeben sich weitere Synergien.
Dafür nutzen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler modernste Technologien, um die Strukturen von Materialien bis in den atomaren Bereich aufzuklären. Mit seiner Ausstattung in diesem Bereich gehört das Fraunhofer IMWS zu den führenden Forschungseinrichtungen in Europa. Verschiedene Verfahren wie die akustische Rastermikroskopie, die Elektronenmikroskopie, die Spektrometrie und das 3D-Röntgen erlauben eine zerstörungsfreie Fehlerlokalisierung bei Dental-Care-Fragestellungen. Die Analyse natürlicher Gewebeproben ist im so genannten »environmental scanning electron microscope« möglich. Die plastischen Informationen aus dem Elektronenmikroskop können ebenfalls dazu beitragen, Wirkmechanismen aufzuklären. Außerdem werden in vitro-Tests und kalorimetrische Durchflussmessungen durchgeführt.