Orale Mikrobiologie

Biofilme im Mundraum - Herausforderungen und Lösungsansätze für die Personal- und Oral Care Industrie

Mikrobielle Biofilme spielen eine zentrale Rolle für die Gesundheit des Mundraums. Sie sind nicht nur ein maßgeblicher Virulenzfaktor bei der Entstehung von Karies und Parodontitis, sondern werden zunehmend auch mit systemischen Erkrankungen wie Diabetes, Herz-Kreislauf-Erkrankungen und rheumatoider Arthritis in Verbindung gebracht. Ihre strukturelle Stabilität und Widerstandsfähigkeit stellt eine besondere Herausforderung für die häusliche Mundhygiene und die Entwicklung wirksamer Pflegeprodukte dar.

Vor diesem Hintergrund gewinnen wissenschaftlich fundierte Testverfahren, die eine realitätsnahe und objektive Bewertung der Wirksamkeit von Wirkstoffen, Materialien und Anwendungsstrategien ermöglichen, zunehmend an Bedeutung und leisten einen entscheidenden Beitrag zur Entwicklung fortschrittlicher Produkte in der Personal- und Oral-Care-Industrie.

Unsere Kompetenzen am Fraunhofer IMWS

Das Fraunhofer IMWS unterstützt Unternehmen aus der Personal- und Oral-Care-Industrie bei der Entwicklung und Bewertung innovativer Wirkstoffe, Materialien und Anwendungskonzepte. Ein besonderer Schwerpunkt liegt auf der Untersuchung mikrobieller Biofilme und deren Wechselwirkungen mit Produkten und Oberflächen.

Neben etablierten Verfahren zur antimikrobiellen Wirkstofftestung entwickeln und validieren wir anwendungsnahe in vitro-Biofilmmodelle. In enger Zusammenarbeit mit Industriepartnern entstehen dabei maßgeschneiderte, anwendungsspezifische Testsysteme, die eine fundierte Bewertung der Produktwirksamkeit unter kontrollierten Laborbedingungen ermöglichen.

Als materialwissenschaftliches Querschnittsinstitut verfügen wir über ein breites Methodenspektrum zur detaillierten Charakterisierung von Biofilmen und biofilmbesiedelten Oberflächen. Modernste Analyseverfahren wie Elektronenmikroskopie (REM/STEM/TEM), Rasterkraftmikroskopie (AFM) und hochauflösende Fluoreszenzmikroskopie ermöglichen eine präzise Untersuchung der Biofilmstruktur, -adhäsion und -dynamik. So schaffen wir die Grundlage für eine gezielte Produktentwicklung im Bereich der Personal- und Oral-Care-Industrie.

Antimikrobielle Wirkstofftestung

Wir prüfen die Wirksamkeit antimikrobieller Wirkstoffe unter praxisnahen Bedingungen mit validierten Testsystemen.

Biofilmmodelle

Wir entwickeln maßgeschneiderte in-vitro-Biofilmmodelle für die anwendungsnahe Testung und Bewertung von Mund- und Zahnpflegeprodukten.

Biologische Oberflächenanalytik

Wir charakterisieren biofilmbesiedelte Oberflächen auf zellulärer und molekularer Ebene mit hochauflösender Mikroskopie und spektroskopischen Verfahren.

Antimikrobielle Oberflächen

Wir entwickeln und bewerten Verfahren zur antimikrobiellen Funktionalisierung von Dentalmaterialien.

Forschung zu Biofilmen im Mundraum leistet entscheidende Beiträge zur Kariesprävention, ermöglicht neue Therapieansätze gegen Parodontose und eine dauerhafte Optimierung der Mundflora. Auch für die Bekämpfung von Antibiotikaresistenzen spielt das Verständnis von Struktur und Funktion oraler Biofilme eine wichtige Rolle. Die Entwicklung von Materialien, die biokompatibel und weniger anfällig für Biofilmbildung sind, ein genaues Verständnis der Wechselwirkungen zwischen Biofilmen und verschiedenen Werkstoffen, der Test von Wirkstoffen sowie die gezielte Anpassung von Oberflächen, um die Entstehung von Biofilmen zu vermeiden, leisten somit erhebliche Beiträge zur Verbesserung der allgemeinen Mundgesundheit.

Antimikrobielle Wirkstofftestung in Suspension

  • Quantitativer Suspensionsversuch in Anlehnung an DIN EN 1276
  • Hemmhof-Test (Agar-Diffusion) in Anlehnung an DIN EN 20645
  • Quantifizierung der Lebendzellzahl über CFU-Counts auf Selektivnährmedien
  • Entwicklung und Erprobung maßgeschneiderter Testverfahren nach Kundenwunsch

Anwendungsnahe in-vitro-Biofilmmodelle

  • Biofilmbasierte Verfärbungsmodelle
  • Monospezies-Modelle zur antimikrobiellen Wirkstofftestung
  • Entwicklung und Erprobung anwendungsspezifischer Multispezies-Modelle nach Kundenwunsch
  • Zahnsteinmodell (aktuell in Entwicklung)

Mikrobiologische Funktionsanalytik

  • Vitalitäts-Doppelfärbung (z.B. LIVE/DEAD-Staining)
  • Quantitative Biomassebestimmung (z.B. Kristallviolatt-Assay)
  • ATP-Assay zur Bestimmung der metabolischen Aktivität
  • Glutathion-Assay zum Nachweis oxidativen Stresses

Charakterisierung von Biofilmen und Oberflächen mit bildgebenden und sprektroskopischen Verfahren

  • Fluoreszenzmikroskopie (inkl. konfokal)
  • Rasterelektronenmikroskopie
  • FTIR-Spektroskopie