Neuartige Glaskeramiken mit Nanokristallen für Zahnersatz

„Was der natürliche Zahnschmelz aushalten muss, das gilt auch für Zahnersatz, wie Inlays oder Brücken“, so der Glas-Chemiker Prof. Dr. Dr. Christian Rüssel. Schließlich werde dieser genauso beansprucht wie die gesunden Zähne. Die Glaskeramiken auf der Basis von Magnesium-, Aluminium- und Siliziumoxid zeichnen sich durch eine enorme Festigkeit aus. „Wir erreichen damit rund fünfmal höhere Festigkeit als bei vergleichbaren, heute verfügbaren Zahnersatzkeramiken“, erläutert Rüssel. Die Jenaer Glas-Chemiker arbeiten bereits seit Längerem an hochfesten Keramiken, bisher jedoch für Anwendungen in anderen Bereichen, etwa als Basis neuer leistungsfähiger Computerfestplatten. „Durch die Kombination mit neuen optischen Eigenschaften eröffnet sich für diese Materialien jetzt der Bereich der Zahnmedizin als weiteres Anwendungsfeld“, ist Rüssel überzeugt.

Für die optimale Anpassung von Farbe, Transluzenz und Opaleszenz wird ein aufwendiges temperaturgesteuertes Verfahren genutzt, heißt es. Um die gewünschten zahnähnlichen Eigenschaften zu erreichen, werden die Glaskeramiken nach einem genau festgelegten Temperaturschema hergestellt: Zunächst werden die Ausgangsstoffe bei rund 1.500 Grad Celsius geschmolzen, abgekühlt und fein zerkleinert. Anschließend wird das Glas erneut geschmolzen und wieder abgekühlt. Durch kontrolliertes Erhitzen auf rund 1.000 Grad Celsius werden schließlich Nanokristalle erzeugt.

„Diese Prozedur bestimmt die Kristallbildung, die für die Festigkeit des Produkts ausschlaggebend ist“, erläutert Rüssel. Doch das sei eine technische Gratwanderung. Denn ein zu stark kristallisiertes Material streut das Licht, wird lichtundurchlässig und sieht aus wie Gips. Das Geheimnis der Jenaer Glaskeramik liegt darin, dass sie aus Nanokristallen besteht. Diese haben eine durchschnittliche Größe von höchstens 100 Nanometern. „Sie sind zu klein, um das Licht stark zu streuen und deshalb wirkt die Keramik transluzent, wie ein natürlicher Zahn“, sagt Rüssel.

Bis die Materialien aus dem Jenaer Otto-Schott-Institut als Zahnersatz praktisch zum Einsatz kommen können, ist allerdings noch einiges an Entwicklungsarbeit notwendig. Doch die Grundlagen seien geschaffen, heißt es.