Biocompatibility profiling of orthodontic aligners: a genotoxicity evaluation via umuC-based testing
Diese Studie bewertete die Biokompatibilität von vier kieferorthopädischen Alignern mittels HPTLC-umuC-Genotoxizitätsassays und Bisphenol-Quantifizierung und stellte fest, dass keine nachweisbare Genotoxizität oder Anwesenheit von Bisphenol A/S vorlag, was deren sichere klinische Anwendung unterstützt.
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In der modernen Welt der Kieferorthopädie besteht das Ziel oft darin, Zähne mit Apparaturen zu begradigen, die nahezu unsichtbar sind. Um dies zu erreichen, tragen viele Patienten den Großteil des Tages über viele Monate hinweg durchsichtige, herausnehmbare Kunststoffschienen, sogenannte Aligner. Diese Schienen liegen stundenlang direkt an den Zähnen, dem Zahnfleisch und den Flüssigkeiten im Mund an. Da der Mund eine warme, feuchte und chemisch aktive Umgebung ist, gibt es eine berechtigte Sorge, dass die Kunststoffmaterialien selbst im Laufe der Zeit leicht zerfallen könnten. Wenn Kunststoffe degradieren, können sie winzige chemische Fragmente, oder Leachable (auslaugbare Substanzen), in den Speichel abgeben. Während einige dieser Fragmente harmlos sind, wurden andere in der Vergangenheit in der Forschung mit potenziellen Gesundheitsproblemen in Verbindung gebracht, wie etwa Schäden an der DNA oder hormonellen Störungen. Patienten, insbesondere junge Erwachsene und Teenager, die sich in kritischen Phasen des Wachstums und der Entwicklung befinden, verbringen eine beträchtliche Zeit mit diesen Materialien in ihrem Mund, was es unerlässlich macht zu verstehen, was genau von dem Kunststoff abgegeben wird und ob dies ein Risiko für die Zellen des Körpers darstellt.
Ein Forschungsteam setzte sich zum Ziel, diese spezifische Sorge zu untersuchen, indem es vier verschiedene Arten von durchsichtigen Alignern testete, um zu sehen, ob sie schädliche Substanzen freisetzten. Die Studie verglich zwei traditionelle Methoden zur Herstellung von Alignern, bei denen Kunststofffolien erhitzt und geformt werden, mit zwei neueren Methoden, bei denen 3D-Drucker verwendet werden, um die Schienen direkt aus flüssigem Harz herzustellen. Die Forscher wollten wissen, ob die neuere Drucktechnologie, die aufgrund ihrer Geschwindigkeit und Präzision populär geworden ist, andere oder größere Risiken als die älteren, etablierten Techniken mit sich bringt. Um das Worst-Case-Szenario zu simulieren, das im menschlichen Mund eintreten könnte, weichten sie die Proben der Aligner nicht einfach nur in Wasser ein. Stattdessen tauchten sie Proben jedes Aligner-Materials in zwei verschiedene Flüssigkeiten ein: eine, die die fettigen Bestandteile des Körpers nachahmt, und eine andere, die wie ein starker Alkohol wirkt. Diese Flüssigkeiten wurden für einen vollen Tag bei Körpertemperatur gehalten, um den potenziellen Austritt von Chemikalien aus dem Kunststoff zu begünstigen.
Nachdem die Chemikalien aus dem Kunststoff in die Flüssigkeiten extrahiert worden waren, unterzogen die Forscher die Lösungen zwei strengen Tests. Zuerst suchten sie nach der Anwesenheit von zwei spezifischen Chemikalien, Bisphenol A und Bisphenol S, die dafür bekannt sind, Hormone nachzuahmen und in anderen Kunststoffprodukten Besorgnis erregt haben. Sie verwendeten hochsensible Geräte, die in der Lage sind, selbst kleinste Spuren dieser Substanzen aufzuspüren. Zweitens testeten sie die Extrakte auf Genotoxizität, also die Fähigkeit einer Substanz, den genetischen Code in Zellen zu schädigen. Hierfür verwendeten sie einen spezialisierten biologischen Assay unter Verwendung von Bakterien. Sie trugen die flüssigen Extrakte auf eine dünne Schicht aus Kieselgel auf und besprühten diese dann mit einer Bakteriensuspension. Falls der Extrakt DNA-schädigende Stoffe enthielt, würden die Bakterien durch ein Leuchten unter einem speziellen Lichttyp reagieren, was ein sichtbares Signal erzeugte, das auf ein Problem hindeutete.
Die Ergebnisse der Untersuchung waren beruhigend. Als die Forscher die Flüssigkeiten analysierten, die mit dem Kunststoff in Kontakt gekommen waren, fanden sie keine nachweisbaren Mengen an Bisphenol A oder Bisphenol S in einem der vier Aligner-Typen. Die empfindlichen Geräte wären in der Lage gewesen, diese Chemikalien zu finden, falls sie vorhanden gewesen wären, aber die Konzentrationen in den Proben waren so niedrig, dass sie unter der Nachweisgrenze lagen. Darüber hinaus zeigten die Bakterientests keine Anzeichen von genetischer Schädigung. Als die Bakterien den Extrakten aus den traditionellen thermoformierten Schienen und den neueren 3D-gedruckten Schienen ausgesetzt wurden, leuchteten sie nicht auf, was darauf hindeutete, dass unter den Testbedingungen keine DNA-schädigenden Substanzen ausgewaschen wurden. Obwohl die Studie identifizierte, dass die 3D-gedruckten Schienen eine etwas breitere Vielfalt an chemischen Fragmenten freisetzten als die geformten Schienen, waren die Mengen extrem gering und lösten keines der Fragmente eine toxische Reaktion in den Bakterien aus.
Die Studie kommt zu dem Schluss, dass diese durchsichtigen Aligner-Materialien unter den getesteten Bedingungen biologisch sicher zu sein scheinen und keine gesundheitsgefährdenden Mengen der untersuchten spezifischen Chemikalien oder genotoxischen Agenzien freisetzen. Die Forscher merkten an, dass der Laboraufbau zwar nicht jede Schwankung des menschlichen Mundes über Jahre der Nutzung perfekt replizieren kann, die Daten jedoch starke Beweise dafür liefern, dass diese Materialien keine unmittelbare genetische Bedrohung darstellen. Die Ergebnisse legen nahe, dass sowohl die traditionellen als auch die neueren gedruckten Aligner hinsichtlich ihres Sicherheitsprofils mit Vertrauen verwendet werden können, wenngleich die Autoren empfehlen, die Behandlungszeiten so kurz wie vernünftigerweise möglich zu halten, um eine langfristige Exposition zu minimieren. Diese Arbeit trägt dazu bei, die Sicherheit moderner kieferorthopädischer Werkzeuge zu klären und bietet Patienten sowie Klinikern Sicherheit bei der Wahl zwischen verschiedenen Arten unsichtbarer Zahnschienen.
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