Biomimetik: Ganz nah am Original
Ein natürlicher Zahn, daneben das Imitat aus neuem Verbundmaterial
Original und Nachbildung: Ein Backenzahn in der Gipsform (l.), daneben das bereits gebrannte Imitat.

Je mehr die Feinstruktur künstlicher Zähne der natürlichen Zahnsubstanz gleicht, desto besser kann der Zahnersatz den vielfältigen Ansprüchen gerecht werden. Mithilfe von Magnetfeldern wurde an der ETH Zürich ein vielversprechendes neues Gussverfahren entwickelt.

Wenn Karies oder Parodontitis das Gebiss massiv geschädigt haben, bleibt dem Zahnarzt meist keine Alternative: Zähne müssen gezogen werden. Brücken oder Implantate können dann die Lücke füllen - als Ersatz können sie mit dem Original jedoch nicht vollständig mithalten. Zwar lassen sich mittlerweile gute ästhetische Ergebnisse erzielen, doch bei den Materialeigenschaften zeigen sich oft gravierende Defizite gegenüber einem natürlichen Zahn. So ist beispielsweise nicht auszuschließen, dass durch einen hohen Härtegrad andere gesunde Zähne geschädigt werden.

Forscher an der ETH Zürich konnten jetzt mit einem neuen Verfahren den Aufbau eines Zahnes in beeindruckender Weise imitieren. Die Schwierigkeit einer fast identischen Nachbildung besteht vor allem in den verschiedenen komplexen Strukturen eines Zahnes. Grundsätzlich müssen unterschiedliche Lagen übereinander geschichtet werden, wobei auf ein sehr hartes Außenmaterial ein weicheres Inneres folgt. Der Trick, mit denen den Wissenschaftlern eine optimale Schichtung gelang, beruht auf dem Einsatz von Magnetfeldern.

Wie in der Zahntechnik üblich wird auch bei dem neuen Verfahren zunächst ein Gipsabdruck erstellt. In die Form wird dann eine Suspension mit magnetisierten Keramikplättchen gegossen. Der Gips saugt die Flüssigkeit aus der Suspension, von außen nach innen härtet die weiche Masse zunehmend aus. Eine Bildung verschiedener Schichten erreichen die Forscher im Verlauf des Aushärtens durch wechselnde Magnetfelder. Während sich die Plättchen in der Suspension immer entlang der magnetischen Feldlinien ausrichten können, geschieht dies nicht mehr in den bereits ausgehärteten Bereichen. Theoretisch ist ein derart differenzierter Aufbau auch mit 3D-Druckern möglich, doch sowohl Zeit- als auch Kostenaufwand sprechen für die neue Methode.

Ein Teil des Verfahrens haben sich die Schweizer bereits patentieren lassen. Der "magnetisch unterstützte Schlickerguss" (MASC, magnetically assisted slip casting) erlaubt ein extrem hohe Kontrolle über die Mikrostruktur der hergestellten Nachbildungen. Ein im Experimentallabor gebrannter künstlicher Zahn deckte sich im Profil für Härte und Zähigkeit exakt mit dem eines echten Zahnes. Doch noch sind die Untersuchungen reine Machbarkeitsstudien - am Aussehen der Ersatzzähne müsse nach Angaben Forscher noch stark nachgebessert werden.

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