Handlicher Prototyp härtet Zahnfüllungen im Handumdrehen

Werkstoffwissenschaftler der Universität Jena baut effektive Polymerisationslampe

Seitdem das quecksilberhaltige Amalgam in Verruf gekommen ist, haben zahnfarbene Kunststofffüllungen ihren Einzug in die Zahnarztpraxen und Münder gehalten. Die weiche Masse wird im Mund des Patienten mit Hilfe von blauem Licht gehärtet. Angeregt durch dieses Licht bestimmter Wellenlänge verbinden sich die Einzelkomponenten im Füllungskunststoff zu Polymeren. Dazu griffen Zahnärzte bisher zu Halogenlampen mit vorgeschalteten Filtern. Die stromfressenden, mit lautstarker Kühlung betriebenen, kurzlebigen Ungetüme sollen künftig energiesparenden, leisen, langlebigen, leuchtstarken Lampen auf der Basis von Halbleiterdioden (LED = Licht Emittierende Dioden) Platz machen. Am Institut für Materialwissenschaft und Werkstofftechnologie der Friedrich-Schiller-Universität Jena ist jetzt eine der stärksten blauen LED-Lampen zur Härtung von Zahnfüllungen gebaut worden. Die wissenschaftlichen Hintergründe sind kürzlich gleich zweimal im renommierten Journal of Biomaterials (Vol. 24 (2003) S. 1787-1795/S. 1809-1820) publiziert worden.

„Auf dem Gebiet der blauen LED-Lampen sind wir weltweit führend“, sagt Prof. Dr. Klaus Jandt und verweist auf die Publikationsliste der Jenaer Wissenschaftler. „Eine Schwäche der Dioden war, dass sie zwar sehr lange hielten aber nicht stark genug strahlten, um die gewünschte schnelle Härtung zu erzielen“, erklärt der Jenaer Lehrstuhlinhaber für Materialwissenschaft. Gemeinsam mit Kollegen aus Bristol, Großbritannien, ordnete man deshalb anfänglich mehrere Dioden in Ringen wie Tortenstücke nebeneinander an. „Die Versuchsgeräte mit handgefeilten Dioden erwiesen sich als ungeeignet für die industrielle Massenfertigung“, so Jandt.

Neuartige Stoffkombinationen in den Dioden und die Entwicklungen von Miniatur-Dioden auf Chips führten zu dem jetzigen Prototypen. Das Jenaer Gerät, das auf den ersten Blick wie die chromfarbene Luxusvariante einer elektrischen Zahnbürste anmutet, könnte industriell gefertigt werden. Dem Doktoranden Alexander Uhl gelang es, einen Spezial-Chip mit 16 Indium-Gallium-Nitrit-Dioden auf einer Fläche von 4 mm so im Kopf seines Prototypen zu platzieren, dass er eine der hellsten LED-Lampen ihrer Art schuf. Durch die sinnvolle Anordnung der Bauelemente und einen optischen Kniff gelangte Jandts Mitarbeiter zu einem handlichen Gerät, das dem Zahnarzt jederzeit griffbereit in einer kleinen Akkustation zur Verfügung steht. Ohne Kabel und ohne laute Kühlung ermöglicht es den punktgenauen effektiven „Blaulicht-Einsatz“ in der Mundhöhle, der die Füllungen besser aushärten und so potenziell länger halten lässt. Aber nicht nur die Füllungen, sondern auch die Lampen selbst sind langlebiger. „Nach 100 Einsatzstunden müssen die Halogenlampen in den gängigen Modellen ausgetauscht werden“, erklärt Prof. Jandt. Der LED-Kollege hingegen härtet über 10.000 Stunden lang zuverlässig. „Wir haben eine Lampe entwickelt, die so wie sie ist in einer klinischen Studie getestet werden kann“, sagt Alexander Uhl. „Wir hoffen, dass die Studien, die gemeinsam mit den Zahnmedizinern der Universität Jena durchgeführt werden, noch in diesem Sommer starten können“, so der Entwickler.

Kontakt:
Institut für Materialwissenschaft und Werkstofftechnologie
Universität Jena
Löbdergraben 32, 07743 Jena
Tel.: 03641 – 947730 oder 947736
Prof. Dr. Klaus Jandt
E-Mail: k.jandt@uni-jena.de
Alexander Uhl
E-Mail: alexander.uhl@