Möglichkeiten und Grenzen der Schmelzregeneration - eine aktuelle Übersicht

Einführung: In diesem Übersichtsbeitrag wird das Potenzial azellulärer Verfahren zur biomimetischen Synthese von schmelzartigen Strukturen einer aktuellen Bestandsaufnahme und kritischen Wertung unterzogen. Ergebnisse: In den letzten Jahren sind verschiedene biomimetische Strategien zur Kristallisation und Aggregation von Apatiten beschrieben worden mit der Zielsetzung, die nano- und mikro-skalierte, hierarchisch organisierte Topographie des natürlichen Schmelzes nachzubilden. Neben der dreidimensional orientierten Selbstaggregation von Apatitkristalliten wird vor allem die Strukturbildung von Apatitnanopartikeln über präformierte oder selbst organisierte organische Gerüste (Scaffolds, Templates) angestrebt. Besondere Relevanz haben biomimetische Strategien, mit denen sich unter physiologischen Bedingungen aus Mineralisationslösungen unter Zusatz des Schmelzmatrixproteins Amelogenin oder unter Verwendung alternativer Additive (Dendrimere, synthetische Peptide, Gelatine, EDTA) geordnete Apatitschichten auf der geätzten Schmelzoberfläche generieren lassen. Daneben besitzen Pasten aus präformierten Apatitnanopartikeln und Phosphorsäure ein vielversprechendes Potenzial zur azellulären Schmelzregeneration. Mit den meisten dieser Syntheseverfahren können innerhalb von mehreren Tagen Apatitschichten gebildet werden, deren Dicke mehrere Mikrometer beträgt und die im Hinblick auf ihr ultrastrukturelles Erscheinungsbild (d.h. das Kristallitgefüge) sowie ihre chemische Zusammensetzung dem natürlichen Zahnschmelz durchaus ähneln. Die reproduzierbare Nachbildung der Schmelzarchitektur auf der mikrostrukturellen Ebene (d.h. die dreidimensional organisierte Konfiguration der Kristallite in Form von Prismenstäben) stellt allerdings nach wie vor eine nur ansatzweise beherrschte Herausforderung im Rahmen der bioinspirierten Synthese schmelzartiger Strukturen dar. Das Gros der biomimetischen Strategien zur azellulären Synthese schmelzartiger Strukturen wurde bis dato lediglich in vitro erprobt und muss daher im Hinblick auf die Anwendbarkeit unter Mundhöhlenbedingungen erst noch durch In-situ- und In-vivo-Studien validiert werden. Schlussfolgerung: Insgesamt betrachtet lässt sich basierend auf dem aktuellen wissenschaftlichen Kenntnisstand feststellen, dass derzeit noch kein azelluläres, nanotechnologisches Verfahren zur Verfügung steht, mit dem sich eine biomimetische Schmelzregeneration in klinisch-makroskopisch sichtbaren Schmelzdefekten realisieren ließe. Keywords: Schmelz, azellulär, Apatit, Regeneration, Nanotechnologie, biomimetische Synthese, Amelogenin