ISBN 978-3-8439-2219-7

978-3-8439-2219-7, Reihe Technische Chemie

Nico Timpe
Antibakterielle Konzepte und Einsatz mesoporöser Nanofüllstoffe für dentale Komposite

205 Seiten, Dissertation Technische Universität Braunschweig (2015), Hardcover, A5

Zusammenfassung / Abstract

Dentale Kompositmaterialien weisen bezüglich ihrer mechanischen Beständigkeit und ihrer antibakteriellen Ausstattung wesentliche Nachteile gegenüber konventionellen Materialien wie Keramiken oder Amalgamen auf. Dem entgegen zu wirken wurden im Rahmen dieser Arbeit Konzepte erarbeitet, bzw. bestehende Konzepte aufgegriffen und erweitert. Neuartige mesoporöse Nanofüllstoffe wurden dahingehend getestet, ob sie aufgrund ihrer anisotropen Gestalt durch Rissüberbrückung die mechanischen Eigenschaften von Kompositen verstärken. Eine besondere Herausforderung stellte die homogene Dispersion der stark hydrophilen Nanopartikel in der hydrophoben Polymermatrix dar. Dafür wurden verschiedene Methoden eingesetzt und miteinander verglichen, wie das Dispergieren durch Ultraschall, das Verwenden einer asymmetrischen Zentrifuge und das zusätzliche Kalandrieren mit einem Dreiwalzenstuhl. Es hatte sich gezeigt, dass bei einer homogenen Dispersion der mesoporösen Nanopartikel bei Nanokompositen im niedrigen Füllstoffbereich im Vergleich zu einem Referenzsystem positive Effekte bezüglich der mechanischen Eigenschaften gegenüber einem eigenen Referenzsystem mit kommerziellen Füllstoffen erzielen lassen. Anders als erwartet, ist dieser Effekt jedoch weitgehend unabhängig von der verwendeten Morphologie der mesoporösen Nanopartikel. So werden mit sphärischen und anisotropen Partikeln vergleichbare Effekte erzielt. Weiterhin wurden verschiedene Strategien getestet, um die Komposite antibakteriell auszurüsten. Diese Strategien beruhten sowohl auf der Freisetzung aber auch auf der kovalenten Anbindung von antimikrobiellen Substanzen. Für die Beurteilung wurde nicht nur die antibakterielle Wirkung, sondern auch die Beeinflussung der mechanischen Eigenschaften herangezogen. Eingesetzt wurden Nanopartikel bestehend aus vernetztem Polyethylenimin (PEI) und antibakteriell wirkende Harze, die aus Methacrylaten mit quartären Ammoniumeinheiten hergestellt wurden. Es hatte sich gezeigt, dass die Verwendung von niedrigen Gehalten an PEI-Nanopartikeln zu einer effektiven antibakteriellen Wirkung im Komposit führt, dies jedoch mit einer deutlichen Reduktion der Biokompatibilität und mechanischen Eigenschaften einherging. Die Verwendung hoch wirksamer antibakterieller Harze führte zu einer effektiven antibakteriellen Wirkung bei gleichbleibenden mechanischen Eigenschaften und guter Biokompatibilität.