Fraunhofer-Institut für Mikrostruktur von Werkstoffen und Systemen IMWS
Die Gesundheit des Mundraums spielt eine entscheidende Rolle für das allgemeine Wohlbefinden und die systemische Gesundheit des Menschen. Erkrankungen wie Karies, Parodontitis oder entzündliche Prozesse im Mund können lokale Beschwerden und funktionelle Einschränkungen verursachen. Das Fraunhofer-Institut für Mikrostruktur von Werkstoffen und Systemen IMWS in Halle (Saale) widmet sich im Rahmen des Projekts »BioFilm Dental« der Entwicklung innovativer Biofilmmodelle, die nicht nur die Wirkung bestehender Produkte untersuchen, sondern auch neue therapeutische Ansätze ermöglichen sollen.
Ziel des Projekts ist es, die komplexen mikrobiellen Wechselwirkungen innerhalb der Mundflora realitätsnah in einem in-vitro-Modell nachzubilden. Damit soll eine belastbare Grundlage für die praxisnahe Bewertung von Zahnpflegeprodukten entstehen. Eine zentrale Herausforderung liegt dabei in der erfolgreichen Co-Kultivierung verschiedener pathogener Mikroorganismen unter variablen und anspruchsvollen Umweltbedingungen, die den natürlichen Schwankungen in der Mundhöhle nachempfunden sind. Erstmals wird in diesem Zusammenhang systematisch erforscht, wie Mineralisationsprozesse – insbesondere die Kalzifikation – die mechanische und chemische Stabilität oraler Biofilme beeinflussen. Diese Erkenntnisse tragen wesentlich zum Verständnis der Biofilmphysiologie bei und eröffnen neue Perspektiven für die gezielte Entwicklung und Optimierung von Zahnpflegeprodukten sowie therapeutischen Interventionen.
Im Verlauf des Projekts werden zunächst relevante pathogene Bakterienstämme in Monospezies-Biofilmen kultiviert und umfassend charakterisiert. Darauf aufbauend erfolgen unter kontrollierten atmosphärischen Bedingungen systematische Versuche zur Co-Kultivierung, mit dem Ziel, ein reproduzierbares und belastbares Multispezies-Biofilmmodell zu etablieren. Ein besonderes Augenmerk liegt dabei auf einem zyklischen Mineralisationsmodell, mit dem die Forschenden den Einfluss von Kalzifikationsprozessen auf die strukturelle und funktionelle Resilienz der Biofilme untersuchen.
Die mikrobielle Diversität sowie die morphologischen und strukturellen Eigenschaften der erzeugten Biofilme werden kontinuierlich analysiert und dokumentiert. In anschließenden Testreihen kommen ausgewählte Mund- und Zahnpflegeprodukte zum Einsatz, um die praktische Anwendbarkeit und Aussagekraft der entwickelten Modelle zu evaluieren. »Durch diesen systematischen und interdisziplinären Ansatz entsteht ein innovatives, reproduzierbares und praxisrelevantes Biofilmmodell, das attraktive neue Möglichkeiten für die Industrie, die Zahnmedizin und die orale Prävention eröffnet«, erklärt Dr. Andreas Kiesow, Projektleiter am Fraunhofer IMWS.