Biofilme auf polymeren Werkstoffen für die Herstellung von Prothesen
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WISSENSCHAFT / RESEARCH ÜBERSICHT / REVIEW 169
Elena Günther, Nadine Kommerein, Sebastian Hahnel
Biofilme auf polymeren
Werkstoffen für die Herstellung
von Prothesen*
Warum Sie diesen Beitrag Einführung: Orale Mikroorganismen sind an der Pathogenese vieler Erkran-
lesen sollten? kungen der Mundhöhle wie Karies, Parodontitis und Periimplantitis sowie der
Prothesenstomatitis entscheidend beteiligt; darüber hinaus können sie einen
Art und Verarbeitung polymerer relevanten Einfluss auf die Entstehung systemischer Beeinträchtigungen wie
Werkstoffe können die Biofilm- Lungen- oder Herz-Kreislauf-Erkrankungen ausüben. In Biofilmen organisiert,
anheftung auf abnehmbarem besiedeln Mikroorganismen Zähne, Schleimhäute und zahnärztliche Restaura-
Zahnersatz entscheidend modulie- tionen; diese sind in unterschiedlichem Ausmaß für die häusliche Mundhygie-
ren und damit die Entwicklung von ne zugänglich.
biofilmassoziierten Erkrankungen
beeinflussen. Diskussion: Aufgrund des demografischen Wandels gibt es immer mehr ältere
und multimorbide sowie in Pflege befindliche Patienten, von denen ein Groß-
teil auch zukünftig mit abnehmbarem Zahnersatz prothetisch versorgt sein
wird. Dabei kommt es durch Einschränkungen der Motorik und der kogniti-
ven Fähigkeiten nicht selten zu Schwierigkeiten bei der häuslichen Mund-
hygiene, die oftmals ohne fremde Hilfe nicht mehr in einem ausreichenden
Ausmaß möglich ist. Regelmäßig wird aus diesen Gründen der Biofilm, der
sich auf dem meist extendierten abnehmbaren Zahnersatz gesammelt hat, nur
unzureichend entfernt, wodurch die Entwicklung und Progression von Erkran-
kungen getriggert und begünstigt werden können. Abnehmbarer Zahnersatz
wird in aller Regel zu einem Großteil aus polymeren Werkstoffen gefertigt, wo-
bei gegenwärtig viele neue Materialien auf den Markt gebracht werden, die zur
Herstellung von abnehmbarem Zahnersatz verwendet werden können. Das
Spektrum der zur Verfügung stehenden Werkstoffe wird dabei zunehmend
breiter und beinhaltet neben verschiedenen Materialien auf Basis von Poly-
methylmethacrylat auch Komposit-basierte Werkstoffe und Materialien mit
völlig anderer Polymerchemie. Weiterhin finden sich im Hinblick auf die Bio-
adhäsion relevante Unterschiede bei Werkstoffen, die in klassischen Verfahren
oder mithilfe von CAD/CAM-Techniken verarbeitet werden.
Schlussfolgerung: In diesem Zusammenhang möchte die vorliegende Arbeit
die Bedeutung von Biofilmen auf abnehmbarem Zahnersatz darstellen, die
Interaktion oraler Mikroorganismen mit der Oberfläche polymerer Werkstoffe
skizzieren und Strategien zur Minimierung der Bioadhäsion auf Werkstoffen
abnehmbaren Zahnersatzes darlegen.
Schlüsselwörter: polymere Werkstoffe; abnehmbarer Zahnersatz;
Mikroorganismen; Biofilme; CAD/CAM-Verfahren
Poliklinik für Zahnärztliche Prothetik und Werkstoffkunde, Universität Leipzig: Elena Günther; Prof. Dr. Sebastian Hahnel
Klinik für Zahnärztliche Prothetik und Biomedizinische Werkstoffkunde, Medizinische Hochschule Hannover: Dr. Nadine Kommerein
Niedersächsisches Zentrum für Biomedizintechnik, Implantatforschung und Entwicklung (NIFE), Hannover: Dr. Nadine Kommerein
*Deutsche Version der englischen Erstveröffentlichung von Günther E, Kommerein N, Hahnel S: Biofilms on polymeric materials for the fabrication of removable
dentures. Dtsch Zahnärztl Z Int 2020; 2: 142–151
Zitierweise: Günther E, Kommerein N, Hahnel S: Biofilme auf polymeren Werkstoffen für die Herstellung von Prothesen. Dtsch Zahnärztl Z 2021; 76: 169–179
Peer-reviewed article: eingereicht: 06.12.2019, revidierte Fassung akzeptiert: 20.03.2020
DOI.org/10.3238/dzz.2020.5626
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GÜNTHER, KOMMEREIN, HAHNEL:
Biofilme auf polymeren Werkstoffen für die Herstellung von Prothesen
170 Biofilms on polymeric materials for the fabrication of removable dentures
Zahnmedizin unterstreicht. Mit zu-
nehmendem Alter steigt der Anteil
Biofilms on polymeric materials von Prothesenträgern auf bis zu 86 %
for the fabrication of removable bei den älteren Senioren zwischen 75
und 100 Jahren mit Pflegebedarf [47].
dentures Abnehmbarer Zahnersatz bedeckt da-
bei große Flächen der Schleimhaut;
Introduction: Oral microorganisms can contribute to the pathogenesis of damit kann er in besonderem Maße
many diseases in the oral cavity such as caries, periodontitis, peri-implanti- eine extendierte Anheftungsfläche
tis and denture-related stomatitis. Yet, oral microorganisms may also have mit optimalen Lebensbedingungen
a considerable influence on the onset of systemic medical conditions such für Mikroorganismen bieten und so-
as lung or cardiovascular diseases. Microorganisms are organized in bio- mit ihr Wachstum und ihre Prolifera-
films and they colonize teeth, mucosa, and dental restorations; the extent tion sowie die Bildung von Biofilmen
to which biofilms are accessible during self-performed oral hygiene varies begünstigen. Wie auf Zähnen sollten
widely. auch die dem Zahnersatz anheften-
den Biofilme regelmäßig entfernt
Discussion: The current demographic trends show that the population is werden, was vor allem für ältere, in
getting older and that an increasing number of elderly and multimorbid Pflege befindliche Patienten aufgrund
patients require nursing care, most of whom already have and/or will re- ihrer oftmals eingeschränkten moto-
ceive removable dentures in the future. Impaired motor skills and cognitive rischen und kognitiven Fähigkeiten
abilities often lead to difficulties in self-performed oral hygiene, thus mak- schwierig ist (s. Abb. 1 und 2). So ge-
ing these patients reliant on others for assistance. The regular accumu- ben knapp 30 % der pflegebedürfti-
lation of biofilm on removable dentures, which is not sufficiently removed, gen älteren Senioren an, auf externe
may trigger and foster the onset of oral and systemic diseases in immuno- Hilfe bei der Prothesen- und Mund-
logically compromised patients. Usually, removable dentures are fabricated hygiene angewiesen zu sein [47]. Die
from polymeric materials and polymethylmethacrylate is the most fre- Instruktion von Pflegern und Fremd-
quently used material. In spite of this, many new materials are currently putzern besitzt dabei eine entschei-
being introduced on the market which can be used to make removable dende Bedeutung [93]. Erschwerend
dentures. The range of available materials has become increasingly broad kommt hinzu, dass die Hilfe bei der
and it includes materials based on polymethylmethacrylate as well as com- täglichen Mund- und Prothesenpfle-
posite-based materials and polymeric materials with a distinct polymer ge vonseiten der Pfleger aus verschie-
chemistry. Relevant differences exist between the bioadhesion of materials denen Gründen limitiert ist [23, 48,
that are processed using classical methods as compared to CAD/CAM- 78, 79, 107]. Zum einen ruht auf dem
manufacturing. Pflegepersonal eine hohe allgemein-
pflegerische Arbeitslast, d.h., für die
Conclusion: In this context, the current article aims to describe the im- Mundhygiene stehen nur sehr kurze
portance of biofilms on removable dentures, to outline relevant inter- Zeitfenster zur Verfügung. Darüber
actions of oral microorganisms with the surface of polymeric materials, and hinaus scheinen Defizite bei der
to present strategies for minimizing bioadhesion on removable dentures. zahnmedizinischen Schulung des
Pflegepersonals zu herrschen, was zu
Keywords: polymeric materials; removable dentures; microorganisms; Schwierigkeiten bei der Erkennung
biofilms; CAD/CAM-manufacturing von Zahnersatz führt, dessen Ein-
und Ausgliederung und nicht zuletzt
seiner Reinigung. Untersuchungen
zeigten, dass auch die Verweigerung
der Annahme von Hilfe bei der
Mundhygiene durch den zu Pflegen-
1. Ätiologie und Pathogenese wickelt, sodass heute immer mehr den ein Problem darstellt sowie Be-
biofilmassoziierter Menschen auch im hohen Alter viele rührungsängste vonseiten des Pflege-
Erkrankungen bei ihrer natürlichen Zähne besitzen [47]. personals [7]. Dieser Sachverhalt ist
Patienten mit So hat sich die Zahl der zahnlosen Pa- insbesondere vor dem Hintergrund,
abnehmbarem Zahnersatz tienten innerhalb der letzten 20 Jahre dass die mechanische Reinigung von
halbiert: Während 1997 noch etwa abnehmbarem Zahnersatz nach wie
1.1 Die Bedeutung von 25 % der jüngeren Senioren zwischen vor den Goldstandard darstellt, von
abnehmbarem Zahnersatz 65 und 74 Jahren zahnlos waren, sind Bedeutung, da die einfachere Anwen-
Im Laufe der vergangenen Jahrzehnte es heute nur noch ca. 12 % [47]. dung von chemischen Reinigern le-
haben sich sowohl die zahnmedizi- Nichtsdestoweniger trägt fast die diglich unterstützend erfolgen sollte
nische Versorgung als auch das Be- Hälfte der jüngeren Senioren (46 %) und gerade im Hinblick auf die Ent-
wusstsein für die Mundgesundheit in abnehmbaren Zahnersatz, was dessen fernung von Mikroorganismen nicht
Deutschland bedeutend weiterent- nachhaltig große Bedeutung in der in jedem Fall suffizient ist [32].
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Biofilms on polymeric materials for the fabrication of removable dentures 171
Abbildung 1 und 2 Oberkieferprothese bzw. Unterkieferprothese mit ausgedehnten Biofilmauflagerungen sowie Verfärbungen auf-
grund mangelnder Prothesenhygiene zweier pflegebedürftiger Patientinnen (91 und 77 Jahre)
1.2 Werkstoffe für die zierten Tragekomfort mit sich brin- mie) sowie einer minimalen Bruch-
Herstellung von gen. anfälligkeit aufgrund der hohen Elas-
abnehmbarem Zahnersatz Urethandimethacrylate gehören tizität [90]. Zudem besitzen diese
Für die Herstellung von abnehm- zu der Gruppe der Lichtpolymerisate, Werkstoffe auch Vorteile in ästhe-
barem Zahnersatz werden Werkstof- die während der Verarbeitung zu- tischer Hinsicht, da gingivafarbene
fe differenziert, die zu starren oder nächst knetbar sind, bevor sie mithil- Klammeranteile aus dem Material
flexiblen Prothesen verarbeitet wer- fe von Licht in speziellen Öfen aus- hergestellt werden können. Nachteil
den können. Es sind verschiedene härten. Bei der Herstellung von Teil- der Polyamide sind ihre bedingte Re-
Polymersysteme zur Herstellung von und Totalprothesen erspart diese Ver- paraturfähigkeit und Polierbarkeit
abnehmbarem Zahnersatz auf dem arbeitungsform unter Umständen [92]. Darüber hinaus wird eine auf-
Markt erhältlich, die sich anhand ih- eine Wachsaufstellung [90]. Weitere grund der Elastizität bedingte un-
rer unterschiedlichen Verarbeitung Anwendungsbereiche lichthärtender günstige Druckverteilung diskutiert,
gruppieren lassen [90] (s. Tab. 1). Ei- Kunststoffe sind die Herstellung indi- die zu einer verstärkten Atrophie des
ne Gruppe stellen die Materialien vidueller Löffel, Unterfütterungen Alveolarfortsatzes führen kann [11].
dar, die mithilfe von Druck, Wärme oder kieferorthopädischer Apparatu- In die Gruppe der Thermoplaste
(Sonderform: Mikrowellen) oder ren. Im fertigen Zustand zeigen sie im lassen sich außerdem industriell
Licht polymerisiert werden können. Vergleich zu Heißpolymerisaten eine auspolymerisierte thermoplastische
Eine weitere Werkstoffgruppe um- erhöhte Festigkeit [17], weisen aller- PMMA-Materialien einordnen. Im
fasst die thermoplastischen Materia- dings eine höhere Sprödigkeit sowie Gegensatz zu ihren im konservativen
lien, die keiner Polymerisation be- erschwerte Reparaturfähigkeit auf Verfahren hergestellten Pendants
dürfen, sondern mithilfe von Wär- [92]. weisen sie einen geringeren Rest-
me in Form gebracht werden, bevor Die Gruppe der Thermoplaste monomergehalt auf, besitzen aber
sie erstarren. Die dritte Werkstoff- stellt Kunststoffe dar, die während gleichzeitig eine verminderte Repara-
gruppe bilden Materialien, die in- der Herstellung von abnehmbarem turfähigkeit. Ein weiterer Vertreter
dustriell polymerisiert oder thermo- Zahnersatz durch Zufuhr von Wärme thermoplastischer Werkstoffe ist das
plastisch verarbeitet werden und in Form gebracht werden und nach Polyoxymethylen (POM), welches zur
schließlich als CAD/CAM-Block er- ihrer Abkühlung flexible Eigenschaf- Herstellung zahnfarbener Prothesen-
hältlich sind, aus dem zahnärztliche ten aufweisen. Aufgrund des ent- gerüste und -klammern verwendet
Restaurationen und nicht zuletzt ab- fallenden Polymerisationsprozesses werden kann. Aufgrund der Möglich-
nehmbarer Zahnersatz gefräst wer- kommt es weder zu Bisssperrungen keit, POM-Gerüste gingivafarben zu
den können. noch zur Anwesenheit von Rest- gestalten, ist eine Herstellung kom-
Wichtigster Vertreter der Auto- monomeren [90], weshalb diese pletter Prothesenbasen aus POM
und Heißpolymerisate ist das Poly- Gruppe bei Patienten mit Methyl- denkbar. Nachteile dieses Materials
methylmethacrylat (PMMA), welches methacrylat-Allergie favorisiert An- sind seine fehlende Erweiterungs-
im Praxisalltag den am häufigsten wendung findet. Wichtige thermo- fähigkeit und stärkere Dimensionie-
verwendeten Prothesenwerkstoff dar- plastische Werkstoffe sind beispiels- rung im Vergleich zu Metallklam-
stellt. PMMA überzeugt durch geringe weise Polyamid-basierte Kunststoffe, mern und -gerüsten [92].
Kosten, seine Reparaturfähigkeit so- mit denen die Herstellung flexibler Neuere Verarbeitungsmethoden
wie einfache Handhabung [80]. Die Prothesen möglich ist. Diese haben ermöglichen mithilfe der CAD/CAM-
hohe Rigidität des Materials kann al- den Vorteil einer einfacheren Einglie- Technologie das Fräsen von Prothe-
lerdings Nachteile wie eine erhöhte derbarkeit für Patienten mit einge- senbasen, kompletten Prothesen so-
Bruchanfälligkeit sowie einen redu- schränkter Mundöffnung (Mikrosto- wie Prothesengerüsten aus industriell
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172 Biofilms on polymeric materials for the fabrication of removable dentures
Polymerisierbare Kunststoffe
Thermo-plastische
CAD/CAM-Kunststoffe
Kunststoffe
Heiß oder kalt polymeri- Lichtpolymerisierbare
sierbare Kunststoffe Kunststoffe
Polymethylmethacrylat Urethandimethacrylat Polymethylmethacrylat
Polyamid (Nylon)
(PMMA) (UDMA) (PMMA)
Thermoplastisches PMMA Polyaryletherketon (PAEK)
Polyoxymethylen (POM)
Polyaryletherketon
(PAEK)
Tabelle 1 Übersicht unterschiedlicher Verarbeitungsformen polymerer Werkstoffe mit Beispielen
vorgefertigten Blöcken. Für die Her- barem Zahnersatz dank der gespei- Abb. 3). Über 700 verschiedene Arten
stellung von Prothesenbasen oder cherten CAD/CAM-Daten eine ein- von Bakterien konnten bereits als Be-
kompletten Prothesen eignet sich in- fache Neuanfertigung bei Prothesen- standteile des oralen Mikrobioms
dustriell vorpolymerisiertes PMMA. verlust oder -schaden. Ebenso können identifiziert werden [50]. Bevor sich
Die entfallende Polymerisations- Modifizierungen sowie Unterfütterun- Bakterien oder Pilze allerdings auf
schrumpfung sowie ein geringer Rest- gen digital vorgenommen und die Zähnen oder zahnärztlichen Restau-
monomergehalt stellen dabei wesent- Prothese neu hergestellt werden [90]. rationen anlagern und Biofilme bil-
liche Vorteile im Vergleich zu konser- Da sich im Laufe der Tragezeit ei- den, entsteht innerhalb von Sekun-
vativ verarbeitetem PMMA dar. Zu- ner Prothese der Kieferknochen und den bis Minuten nach Reinigung eine
dem scheint die homogenere und damit das Prothesenlager verändern, sogenannte erworbene Pellikel auf
porenfreie Beschaffenheit der CAD/ können Unterfütterungen zur Verbes- allen natürlichen Oberflächen der
CAM-Materialien einen positiven Ein- serung der Mastikation und zur Re- Mundhöhle sowie auf der Oberfläche
fluss auf mechanische Eigenschaften duktion von Druckstellen angezeigt zahnärztlicher Restaurationen [37,
zu haben [90, 97]. Für die CAD/CAM- sein. Dabei unterscheidet man starre 46, 104]. Die Pellikel besteht überwie-
Fertigung von Prothesengerüsten für Unterfütterungsmaterialien aus bei- gend aus Proteinen (darunter Enzy-
komplexen abnehmbaren Zahnersatz spielsweise kaltpolymerisierendem me), Kohlenhydraten und Lipiden,
bei Patienten mit Allergien gegen me- PMMA von weichbleibenden Unter- welche aus dem Speichel, der Sulkus-
tallische Werkstoffe eignen sich Polya- fütterungsmaterialien auf Silikon- flüssigkeit oder von Bakterien stam-
ryletherketone (PAEK) als stabile alter- oder Acrylatbasis [52, 85]. Letztere men [38]. Ihre Entstehung beruht ini-
native Gerüstmaterialien [33]. PAEK Materialgruppe wird vor allem für tial auf elektrostatischen Wechselwir-
gehören zur Familie der Hochleis- die Unterfütterung von abnehmbarem kungen. Die im Speichel enthaltenen
tungsthermoplaste und wurden im Zahnersatz bei ungünstiger Morpholo- Phophationen tragen zur negativen
Jahr 2006 in den Dentalmarkt einge- gie des Alveolarfortsatzes verwendet; Ladung von Zähnen und Zahnersatz
führt [90, 94]; zuvor fanden sie bereits Beispiele sind stark unter sich gehende bei; die ebenfalls im Speichel befind-
u.a. Verwendung in der Wirbelsäulen- Kieferkämme, Schlotterkämme oder lichen, positiv geladenen Calciumio-
chirurgie. PAEK-Materialien besitzen stark atrophierte Kieferkämme mit nen werden durch elektrostatische
verbesserte mechanische Eigenschaf- aufliegendem Nervus alveolaris infe- Kräfte angezogen und schließen in-
ten [73, 97], ein geringes Gewicht [33] rior [16]. Darüber hinaus finden diese mitten der Ionenschichten Proteine
sowie eine geringe Interaktion mit Werkstoffe Anwendung bei Situatio- ein (beispielsweise Phosphoproteine,
biologischen Materialien, was zu ih- nen, die einer minimierten Belastung Statherin, Histatin). Durch Van-der-
rem niedrigen allergenen Potenzial des Prothesenlagers bedürfen – etwa Waals-Kräfte sowie proteineigene, ge-
beiträgt [113]. Allerdings ist die Repa- nach operativen Eingriffen wie Extrak- ladene funktionelle Gruppen wird die
ratur- und Erweiterungsfähigkeit von tionen oder Implantationen. Haftkraft der initialen Pellikel an der
Polyaryletherketonen gering, und sie Oberfläche von Zähnen und Zahn-
zerkratzen schneller als PMMA [41]; 1.3 Bildung von Biofilmen ersatz verstärkt [105, 106]. Anschlie-
ebenso liegen bis dato kaum klinische Die Mundhöhle bietet Lebensraum ßend folgt die Ankopplung von Pro-
Daten zur Langzeitbewährung der für eine Vielzahl von Mikroorganis- teinaggregaten aus dem Speichel
Werkstoffe im oralen Kontext vor. Un- men, wobei Bakterien und Pilze die durch Protein-Protein-Interaktionen
abhängig vom Material ermöglicht die Hauptbesiedler von Zähnen, Schleim- mit den bereits immobilisierten Pro-
CAD/CAM-Herstellung von abnehm- häuten und Zahnersatz darstellen (s. teinen der initialen Pellikel.
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hung biofilmassoziierter Erkrankun-
gen. Krankheiten, die durch orale
Mikroorganismen hervorgerufen wer-
den können, umfassen sowohl lokale
Manifestationen als auch systemische
Erkrankungen.
1.4 Durch Biofilme ausgelöste
lokale Erkrankungen bei
(Abb. 1, 2, Tab. 1: E. Günther; Abb. 3: N. Kommerein)
Prothesenträgern
Eine besondere Bedeutung besitzt in
diesem Zusammenhang der Pilz C. al-
bicans, der eine wesentliche Rolle für
die Entstehung von Prothesenstomati-
tiden spielt [10]. Träger einer Totalpro-
these entwickeln dabei häufiger eine
Prothesenstomatitis als Träger von
partiellen Prothesen [1], was mit ho-
her Wahrscheinlichkeit der größeren
Grenzfläche geschuldet ist. Die Pro-
thesenstomatitis besitzt eine Prävalenz
Abbildung 3 Rasterelektronenmikroskopische Aufnahme eines oralen Multispezies- von bis zu 75 % [27]; sie äußert sich
Biofilms aus der Plaque eines an Parodontitis erkrankten Patienten nach 72-stündiger, als lokale Rötung der von der Prothese
anaerober In-vitro-Kultivierung auf Glas bedeckten Schleimhaut und wird häu-
fig von Brennen, Missempfindungen,
Geschmacksstörungen oder Schmer-
zen begleitet. Dabei ist die Entstehung
Die Pellikel weist je nach Lokali- Reifung des bakteriellen Biofilms einer Prothesenstomatitis von mehre-
sation unterschiedliche Ultrastruktu- kommt es in einem Zeitraum von Ta- ren begünstigenden Faktoren abhän-
ren und Dicken auf, die vor allem gen zur Integration weiterer Mikro- gig. Eine insuffiziente Mund- und Pro-
durch die an der jeweiligen Lokali- organismen in den Biofilm. Zunächst thesenhygiene, ganztägiges Tragen der
sation vorhandenen Speichelbio- lagern sich gramnegative Kokken Prothese und die damit einhergehen-
polymere sowie durch Scherkräfte (z.B. Veillonella spp.) an die Früh- de Verringerung des pH-Werts der ora-
bestimmt werden, jedoch weniger besiedler an, später adhärieren auch len Mukosa unter 6,5 sowie ein ge-
durch materialbezogene Parameter gramnegative, fadenförmige Spezies schwächtes Immunsystem können
[36]. Der Werkstoff selbst beeinflusst wie der Brückenkeim Fusobacterium hierbei die Manifestierung von C. albi-
allerdings die Zusammensetzung der nucleatum und Spätbesiedler (z.B. cans fördern [27, 63].
Pellikel. So werden auf Prothesenma- Capnocytophaga sputigena, Porphy- In diesem Zusammenhang scheint
terialien beispielsweise weniger Sta- romonas gingivalis, Aggregatibacter die Virulenz von C. albicans mit zu-
therine und Histatine gefunden, wel- actinomycetemcomitans, Treponema nehmender Reifung des Biofilms zu
che für die Abwehr zuständig sind denticola, Tannerella forsythia, Pre- steigen, da es zu einer morpholo-
[22]. Gleichzeitig kann die Pellikel votella intermedia), welche teilweise gischen Transformation des Pilzes von
die Eigenschaften des darunter lie- Leitkeime oraler Infektionen umfas- überwiegend Blastosporen zu Hyphen
genden Substrates verdecken [28, sen [54, 61, 62]. Auch Pilze wie Can- kommt [98]. Untersuchungen haben
35]. Während die Pellikel neben der dida albicans können mit Bakterien gezeigt, dass auch die Werkstoffober-
Lubrikation ebenso dem Schutz der wie z.B. Streptococcus gordonii, S. fläche die Transformation von Blasto-
Zahnoberfläche dient, spielt sie glei- oralis, S. sanguinis [57, 81], A. oris sporen zu Hyphen triggern kann [16,
chermaßen für das mikrobielle At- [31] und F. nucleatum [30] koaggre- 20, 87]. Letztere sind in der Lage, mit-
tachment an Zähnen und heraus- gieren, interagieren und Teil der hilfe von Enzymen in die betreffen-
nehmbaren Zahnersatz eine bedeu- komplexen oralen Biofilmgemein- den Schleimhautareale zu invadieren
tende Rolle. Bestandteile der Pellikel schaft sein [112]. und in tiefere Schleimhautschichten
dienen als Rezeptoren für die Anhef- Die Anwesenheit spezifischer Pa- vorzudringen [10, 59, 98]. Dabei
tung von Mikroorganismen. Dabei thogene allein ist für die Entstehung scheinen vor allem Aspartatproteina-
kolonisieren zunächst vor allem von Erkrankungen der Mundhöhle sen eine Degradation von Wirtsprotei-
grampositive Streptokokken (z.B. allerdings nicht ausreichend. Viel- nen zu forcieren und damit die Inva-
Streptococcus oralis, Streptococcus mehr spielen die dynamischen Wech- sion von C. albicans zu fördern [42].
sanguinis, Streptococcus mitis) und selbeziehungen zwischen Mikro- Untersuchungen belegen, dass die Ak-
Stäbchen (z.B. Actinomyces naeslun- organismen und dem Wirtsorganis- tivität der Proteinasen mit dem
dii oder oris) die Pellikel und zählen mus sowie seiner Immunabwehr eine Schweregrad der Prothesenstomatitis
somit zu den Frühbesiedlern. Durch entscheidende Rolle bei der Entste- korrelieren [89]. Zudem wiesen die in
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174 Biofilms on polymeric materials for the fabrication of removable dentures
Biofilmen organisierten C. albicans stehung einer Aspirationspneumonie 2.1 Modifikation der Biofilm-
höhere Sekretionsmengen von Aspar- [71, 91]. Neben Aspirationspneumo- formation auf abnehm-
tatproteinasen auf als planktonisch nien gehören gastrointestinale Infek- barem Zahnersatz durch
lebende C. albicans [68]. Darüber hi- tionen zu möglichen disseminierten Werkstoffeigenschaften
naus kann dieser Pilz wie andere Mi- Infektionen, welche durch akkumu- Für die Anheftung von Biofilmen auf
kroorganismen Werkstoffoberflächen lierte oropharyngeale Bakterien auf polymeren Werkstoffen scheinen ins-
degradieren, was zu einer Aufrauung Oberflächen abnehmbaren Zahnersat- besondere ihre chemische Zusammen-
derselben führt und wiederum Irrita- zes verursacht werden [77]. setzung sowie ihre Oberflächenrau-
tionen der Mukosa unterhält [87]. Verschiedene Untersuchungen igkeit, -energie und -topografie rele-
konnten darlegen, dass eine verbes- vante Eigenschaften darzustellen. Da-
1.5 Durch Biofilme ausgelöste serte Mundhygiene und somit eine bei gilt im Allgemeinen, dass ihr Ein-
systemische Erkrankungen verminderte Keimlast einen positiven fluss mit zunehmender Biofilmdicke
bei Prothesenträgern Effekt auf die Morbidität und Morta- abnimmt [35]; daraus lässt sich fol-
In den letzten Jahren konnte in einer lität durch Pneumonien hat: So gern, dass ein potenziell präventiver
Vielzahl von Untersuchungen gezeigt konnten 10 % der Pneumonie-be- Einfluss des Werkstoffs durch regel-
werden, dass Mikroorganismen der dingten Todesfälle in Altersheimen mäßige mechanische Entfernung des
Mundhöhle die Entstehung syste- durch eine verbesserte Mundhygiene anheftenden Biofilms aufrechterhal-
mischer Erkrankungen entscheidend vermieden werden [95]. Weiterhin ten werden muss. Dies bedingt zu-
beeinflussen und begünstigen kön- scheint eine optimierte Mundhygie- dem, dass innovative materialassozi-
nen. So führen orale Infektionen wie ne die Pneumonie-bedingte Mortali- ierte Strategien zur Kontrolle von Bio-
Parodontitis zur Zellalterung (Senes- tätsrate effektiver zu senken als deren filmen auf polymeren Werkstoffen für
zenz): Die Telomeraseaktivität der be- medikamentöse Therapie; ebenso die Herstellung von abnehmbarem
troffenen Patienten ist erhöht und nahm die Zahl der Fiebertage bei Pfle- Zahnersatz genügend Resistenz auf-
kann im Gegensatz zu gesunden Pa- gebedürftigen mit verbesserter Mund- weisen müssen, um einer notwendi-
tienten nicht oder nur geringfügig und Prothesenpflege ab im Vergleich gen wiederkehrenden mechanischen
durch protektive Maßnahmen wie zu denen, die keine Intensivierung Reinigung widerstehen zu können.
Sport reduziert werden [67]. Andere ihrer Mund- und Prothesenhygiene Eine hohe Oberflächenrauigkeit
Arbeiten identifizierten oropharyn- erfuhren [109]. bedingt im Allgemeinen aufgrund der
geale Bakterien in atherosklerotischen vergrößerten zur Verfügung stehen-
Plaques [5, 21, 69], wodurch man da- 2. Moderne Werkstoffe und den Anheftungsfläche und der Bereit-
von ausgeht, dass Bakterien über den Strategien zur Modulation stellung von vor Scherkräften schüt-
parodontalen Halteapparat in den der Biofilmbildung und zenden Nischen eine verstärkte Akku-
Blutkreislauf gelangen und somit die -entfernung von mulation von Mikroorganismen, die
Entstehung von Herz-Kreislauf-Er- abnehmbarem Zahnersatz durch Politur minimiert werden kann.
krankungen fördern können. Im Hin- Bei der Entwicklung neuer dentaler Während makrogefüllte Komposite
blick auf die Bedeutung von Biofilmen Werkstoffe stehen meist die Optimie- früherer Generationen Füllkörper
auf abnehmbarem Zahnersatz konn- rung mechanischer Eigenschaften enthalten, die mit hoher Oberflä-
ten respiratorische Pathogene in Bio- wie Biegefestigkeit, Risszähigkeit oder chenrauigkeit und somit hohen
filmen auf Prothesen nachgewiesen Härte sowie die Verbesserung des Plaque-Akkumulationen in Verbin-
werden [82, 103], was eine Assoziation ästhetischen Erscheinungsbildes im dung gebracht wurden, zeigen mo-
zwischen dem Auftreten von Pneumo- Zentrum des Interesses. Allerdings derne Hybridkomposite diesbezüg-
nien und dem Tragen von abnehm- zeigen die oben diskutierten Über- lich ein wesentlich besseres Verhalten
barem Zahnersatz bestätigt [23, 43]. legungen zur Prävalenz und Bedeu- [44]. Allerdings wurden für verschie-
Die Anwesenheit von Atemwegs- tung von Biofilmen auf abnehm- dene CAD/CAM-Werkstoffe trotz
pathogenen in Biofilmen auf Zähnen barem Zahnersatz, dass Strategien, vergleichbarer Oberflächenrauigkeiten
und Zahnersatz scheint im Kontext die eine Minimierung der Anheftung unterschiedlich starke Biofilmanhef-
mit der Pathogenese nosokomialer von Biofilmen auf Werkstoffen für tungen beobachtet. Dabei wies die
Lungenentzündungen, aber auch der die abnehmbare Prothetik bzw. eine Gruppe der Polymere die geringste
Initiation oder Progression chronisch leichte Entfernung der Biofilme von Biofilmanheftung auf: Polymere Werk-
obstruktiver Lungenerkrankungen zu der Oberfläche der Werkstoffe er- stoffe wie Prothesenbasismaterialien
stehen [91]. Pneumonien gehören zu möglichen, erheblich zur Erhaltung besitzen einen größeren Anteil orga-
den verbreitetsten Erkrankungen der der oralen und systemischen Ge- nischer Bestandteile, die vermutlich
älteren Bevölkerung und stellen mit sundheit von Menschen mit ab- eine geringere Bioadhäsion bedingen
einer Mortalitätsrate von 25 % eine nehmbarem Zahnersatz beitragen als anorganische Komponenten [4].
der häufigsten Todesursachen dar [76, könnten. Aus diesem Grund sollten Bis dato liegen nur sehr wenige Unter-
95]. Insbesondere Schluckstörungen dentale Werkstoffe neben einer Opti- suchungen zur Akkumulation von
(Dysphagien), das nächtliche Tragen mierung ihrer mechanischen und Biofilmen auf modernen Werkstoffen
von Prothesen, eine insuffiziente Pro- ästhetischen Eigenschaften auch in für die CAD/CAM-Fertigung von ab-
thesenhygiene sowie eine geschwäch- biologischer Hinsicht weiterent- nehmbarem Zahnersatz vor. Im Hin-
te Immunabwehr begünstigen die Ent- wickelt werden. blick auf die Oberflächenrauigkeit
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Biofilme auf polymeren Werkstoffen für die Herstellung von Prothesen
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wurden für im CAD/CAM-Verfahren es nur wenige Studien, die sich mit bietet die Oberflächenstrukturierung
verarbeitetes PMMA geringere Werte der Biofilmbildung auf PAEK-Materia- metallener Prothesengerüste mittels
sowie eine niedrigere Adhäsion von C. lien beschäftigen [96]. Einige Unter- Laser eine Aussicht für die Weiterent-
albicans nachgewiesen als für PMMA, suchungen legten eine geringere Bio- wicklung dentaler Biomaterialien.
das auf konventionellem Weg her- adhäsion auf PAEK-Materialien als Die Wirkungsweisen verschiede-
gestellt worden ist [72]. Damit ist zu beispielsweise auf konventionell ver- ner Prothesenmaterialien und ihrer
vermuten, dass neben verbesserten arbeitetem PMMA dar [35, 70]. Bis Oberflächeneigenschaften auf die bak-
mechanischen Eigenschaften von dato ist jedoch nicht abschließend terielle Adhäsion und Biofilmbildung
CAD/CAM-verarbeiteten Werkstoffen geklärt, welcher Mechanismus dafür sind bis dato noch nicht hinreichend
im Vergleich zu konventionell her- verantwortlich ist. Eine Vermutung charakterisiert. Eine Aufklärung der
gestellten polymeren Werkstoffen für ist die homogenere Zusammenset- zugrunde liegenden Mechanismen
die Anfertigung von abnehmbarem zung sowie ein hoher Polymerisati- könnte allerdings maßgeblich dazu
Zahnersatz [83, 97] auch die Biofilm- onsgrad CAD/CAM-gefertigter Werk- beitragen, Prothesenwerkstoffe in bio-
anheftung geringer ist. stoffe im Vergleich zu konservativ logischer Hinsicht zukünftig zu opti-
Darüber hinaus scheint die che- verarbeiteten Werkstoffen. mieren; Ziel wäre es dabei, die Präva-
mische Zusammensetzung polymerer Studien zur Wirkung der Oberflä- lenz von biofilminduzierten Erkran-
Werkstoffe eine bedeutende Rolle für chentopografie dentaler Verbund- kungen bei Prothesenträgern langfris-
die Anheftung von Mikroorganismen werkstoffe auf die Adhäsion von Mi- tig zu reduzieren. Für beide Ansätze –
zu besitzen. Hierbei kann das Bei- kroorganismen belegen, dass mikro- Aufklärung der Mechanismen und
mengen antibakterieller Substanzen strukturierte Oberflächen durch er- Entwicklung innovativer Prothesen-
in Dentalwerkstoffe eine Möglichkeit höhte Wasser-Kontaktwinkel hydro- materialien – können reproduzierbare
sein, die Biofilmanheftung sowie das phober sind und somit vermehrt und kliniknahe Modellsysteme ver-
-wachstum zu verzögern oder zu mi- Lufteinschlüsse bedingen, was wie- wendet werden wie ein orales Multi-
nimieren. Mögliche antibakterielle derum die insgesamt verfügbare Kon- spezies-Biofilm-Modell, welches so-
Zusätze sind beispielsweise Silber- taktfläche zwischen Werkstoffen und wohl initial unter statischen als auch
ionen [15, 108], Zinkoxidnanoparti- Mikroorganismen reduziert [25]. Zu- unter kliniknäheren, dynamischen
kel [101] und Chlorhexidin [60]. Der sätzlich führen die topografischen Strömungsbedingungen für In-vitro-
bekannteste antibakteriell wirksame Barrieren zu einer Verringerung Studien genutzt werden kann [55, 56]
Dentalwerkstoff ist Amalgam. Am des Quorum Sensing zwischen den und bereits in der dentalen Implantat-
Beispiel von Amalgam zeigt sich aller- Mikroorganismen [25]. Für direkte forschung Anwendung findet [19].
dings, dass man sich bei der Entwick- zahnärztliche Restaurationen kann Derartige In-vitro-Analysen, die oft-
lung antibakteriell wirksamer Mate- dieser Effekt genutzt werden, indem mals vor dem Hintergrund eines
rialien stets auf einer Gratwanderung man mikrostrukturierte Matrizen für „High-Throughput“-Ansatzes durch-
zwischen antibakteriellem [9, 40] und die Füllungslegung verwendet. Mit geführt werden, sollten durch Unter-
zytotoxischem Effekt [64] befindet. dem Ziel, polymere Werkstoffe für in- suchungen in situ, etwa durch Einglie-
Zudem birgt das Ausströmen antibak- direkte zahnärztliche Restaurationen derung von Prüfkörpern in Schienen
terieller Substanzen den Nachteil ei- zu optimieren, sind spezielle Politur- oder Prothesen, ergänzt bzw. validiert
ner zeitlich begrenzten Wirkung. Des regimes denkbar, die eine speziell werden. In-situ-Ansätze bieten den
Weiteren können die beigesetzten strukturierte Oberfläche hinterlassen. Vorteil, dass die Biofilmbildung unter
Substanzen bzw. deren Freisetzung ei- Studien haben gezeigt, dass unter- den natürlichen Bedingungen der
nen negativen Einfluss auf die me- schiedliche Politurregimes mit daraus Mundhöhle erfolgen kann.
chanischen Eigenschaften haben [2, entstehenden diversen Oberflächen-
51, 110]. Darüber hinaus konnte ge- mustern verschieden stark zu Bio- 2.2 Modifikation der Adhäsion
zeigt werden, dass mit zunehmender adhäsion neigen, auch wenn sie eine von Candida albicans
Polymerisationszeit von Kompositen vergleichbare Endrauigkeit besitzen auf abnehmbarem
und damit mutmaßlich abnehmen- [34, 44, 86]. Im Hinblick auf nicht Zahnersatz durch
der Konzentration unpolymerisierter polierbare Prothesenbasen könnte die Werkstoffeigenschaften
Monomere auch die Adhäsion und Herstellung von abnehmbarem Zahn- Da Prothesenbasen in der Regel nicht
Proliferation einiger Bakterienstäm- ersatz im CAD/CAM-Verfahren inte- poliert werden und der Prothesen-
me abnehmen [14]. Daher ist nicht ressant sein, da diese Materialien po- kunststoff von C. albicans durchdrun-
nur aus mechanischen, sondern auch sitive Eigenschaften hinsichtlich der gen werden kann [66], ist vor allem
aus biologischen Gründen eine sorg- Biofilmanheftung aufzuweisen schei- bei älterem Zahnersatz und bestehen-
same Polymerisation entsprechender nen [72]. Während Polymere durch der Prothesenstomatitis eine Rebasie-
Werkstoffe durch Wärme, Druck und/ Politur und Herstellungsweise in ih- rung oder Neuanfertigung des Zahn-
oder Licht nach Herstellerangaben rer Oberflächentopografie modifiziert ersatzes angeraten, um nach antimy-
dringend anzuraten. In den letzten werden können, ist bei Metallen eine kotischer Therapie der Schleimhäute
Jahren hat sich die Verarbeitung und biomimetische Mikrostrukturierung eine Reinfektion zu vermeiden [58].
Prozessierung dentaler Werkstoffe wie mithilfe spezieller Laser möglich und Es ist bekannt, dass C. albicans ins-
PAEK oder PMMA mithilfe von CAD/ zeigte eine verringerte Anheftung besondere in Vertiefungen rauer
CAM-Verfahren etabliert. Leider gibt von Mikroorganismen [3, 18]. Somit Werkstoffoberflächen wenig sensitiv
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Biofilme auf polymeren Werkstoffen für die Herstellung von Prothesen
176 Biofilms on polymeric materials for the fabrication of removable dentures
auf eine antimykotische Therapie rea- tieren kaum. Auf Basis der zur Ver- stehende Schleimhaut reizen kann.
giert [102], aber auch Endotoxine in fügung stehenden Daten kann jedoch Dieses Phänomen scheint dabei ins-
diesen Poren hinterlässt, welche gefolgert werden, dass zur Herstellung besondere die polymeren Werkstoffe
durch langsame Freisetzung die Infek- von Prothesenbasen möglichst hydro- älterer Generationen zu betreffen
tion unterhalten [16]. Insgesamt sinkt phile Werkstoffe Anwendung finden [74]. Empfehlenswert scheint daher
die Anheftung von C. albicans auf sollten sowie solche, die nach Herstel- die Verwendung polymerer Werkstof-
glatten sowie hydrophilen Oberflä- lung eine möglichst geringe initiale fe neuerer Generationen sowie die re-
chen [29, 75, 88, 100, 111]. Darüber Rauigkeit aufweisen; auf diese Weise gelmäßige professionelle Reinigung
hinaus konnte eine Beziehung zwi- können Porositäten und somit Ni- und Politur polymerer Restauratio-
schen dem basischen Anteil der freien schen für Biofilmformationen mini- nen. Allerdings liegen für moderne
Oberflächenenergie und der Adhäsion miert werden, um biofilmassoziierte Werkstoffe zur Herstellung abnehm-
von C. albicans nachgewiesen werden Erkrankungen zu reduzieren. baren Zahnersatzes wie Polyarylether-
[49]. Weiterhin wurde gezeigt, dass ketone oder CAD/CAM-verarbeitetes
die Adhäsion von C. albicans auf Po- 3. Mikroorganismen PMMA noch keine klinischen oder
lyamiden höher ist als auf PMMA-ba- verändern Werkstoffe experimentellen Daten hinsichtlich
sierten Kunststoffen [24]. Im Hinblick Jeder Werkstoff, der in die Mundhöh- ihrer Langzeitbewährung vor [96].
auf die unterschiedlichen zur Ver- le eingebracht wird, unterliegt im
fügung stehenden Werkstoffe gibt es Laufe seines Gebrauchs einem Alte- 4. Ausblick
bezüglich der Adhäsion und Prolifera- rungsprozess. So zeigen die Oberflä- Abnehmbarer Zahnersatz wird auf ab-
tion von C. albicans widersprüchliche chen abnehmbaren Zahnersatzes sehbare Zeit eine bedeutende Rolle in
Ergebnisse: Während manche Auto- durch die tägliche mechanische, ther- der zahnärztlichen Prothetik spielen,
ren auf Polymethylmethacrylat eine mische und chemische Belastung wobei aufgrund der demografischen
deutlich höhere Candida-Besiedlung beim Gebrauch und bei der Rei- Entwicklung immer ältere Patienten
nachwiesen als auf Silikon-basierten nigung Alterungs- und Ermüdungs- mit Prothesen versorgt werden. Da ei-
weichbleibenden Unterfütterungsma- erscheinungen [90]. Langfristig kann ne regelmäßige und angemessene Ent-
terialien [80], konnten andere Auto- dies zu einer Erhöhung der Oberflä- fernung der Biofilme von der Oberflä-
ren eine geringere Besiedelung von chenrauigkeit, zu Verfärbungen und che des abnehmbaren Zahnersatzes
Polymethylmethacrylat mit C. albi- Geruchsbildung führen. Zudem be- nicht in allen Fällen sichergestellt wer-
cans im Vergleich zu den weichblei- dingen die Feuchtigkeit der Mund- den kann, ist es wünschenswert, Ma-
benden Materialien belegen [6]. Eine höhle sowie eine feuchte extraorale terialien und Strategien zu entwickeln,
mögliche Erklärung für diese unter- Lagerung die Wasseraufnahme des die die Akkumulation und die Entfer-
schiedlichen Ergebnisse kann in der Werkstoffs, die je nach Material un- nung von Biofilmen auf der Oberflä-
Porosität weichbleibender Unterfütte- terschiedlich groß ist und zur Beein- che von Prothesen steuer- und vorher-
rungen liegen, welche eine Vielzahl trächtigung der Festigkeit des Materi- sagbar machen. Gegenwärtig ist die
von Candida-Zellen in ihren Vertie- als führen kann [99]. Dabei scheinen Datenlage zur Interaktion polymerer
fungen beherbergen und für die Ana- Thermoplaste weniger Wasser auf- Werkstoffe für abnehmbaren Zahn-
lyse unzugänglich machen können; zunehmen als Polymerisate [45]. Eine ersatz mit Biofilmen – insbesondere
damit ist eine Verfälschung des Ergeb- Austrocknung des Zahnersatzes wie- im Hinblick auf klinische Studien –
nisses denkbar [80]. Darüber hinaus derum kann zum Verzug und einer dürftig. Für moderne polymere Werk-
konnte gezeigt werden, dass Materia- verminderten Passgenauigkeit der stoffe mit optimierten Materialeigen-
lien mit hohen Oberflächenenergien Prothese führen, wenngleich kürzere schaften konnten diesbezüglich viel-
wie Urethandimethacrylat (UDMA) Trockenphasen die Keimbildung auf versprechende erste Ergebnisse be-
und Silikon eine stärkere Besiedlung der Oberfläche des Werkstoffs redu- schrieben werden. Weitergehende
mit C. albicans aufwiesen als Werk- zieren können [90]. Zusätzlich spie- Strategien, die eine leichte Entfernung
stoffe mit vergleichsweise niedrigerer len Mikroorganismen eine entschei- von anheftenden Biofilmen von der
Oberflächenenergie [53]. Dabei war dende Rolle bei der Veränderung po- Oberfläche von Prothesenbasiswerk-
der Anteil von Hyphen auf silikon- lymerer Prothesenwerkstoffe [8, 26, stoffen versprechen, wurden bislang
basierten Werkstoffen höher als auf 39, 84]. Bereits Pellikel können durch nur in sehr eingeschränkten Labor-
UDMA- oder PMMA-basierten Werk- Einlagerung zwischen die Matrix und untersuchungen mit meist anderem
stoffen [98]. Füllstoffe dazu führen, dass sich Fül- Hintergrund beschrieben; eine Umset-
In diesem Kontext ist zu berück- ler aus dem Verbund herauslösen und zung in die Klinik steht zum gegen-
sichtigen, dass die meisten der vorlie- somit die Deterioration des Polymers wärtigen Zeitpunkt noch aus.
genden Untersuchungen – insbeson- begünstigen. Einige der von Mikro-
dere, was die Analyse der Adhäsion organismen sezernierten Enzyme
von C. albicans an unterschiedliche [13], aber auch Säuren können Werk-
Prothesenbasismaterialien angeht – stoffoberflächen degradieren [12, 65]. Interessenskonflikte
unter experimentellen Bedingungen Dadurch kann die Oberflächenrau- Die Autoren erklären, dass kein Inte-
durchgeführt worden sind, deren Set- igkeit der Materialien zunehmen [74], ressenkonflikt im Sinne der Richt-
tings oftmals nur wenig vergleichbar welche einerseits die Bioadhäsion för- linien des International Committee
sind; klinische Untersuchungen exis- dern und gleichzeitig die in Kontakt of Medical Journal Editors besteht.
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Biofilme auf polymeren Werkstoffen für die Herstellung von Prothesen
Biofilms on polymeric materials for the fabrication of removable dentures 177
Literatur 14. Brambilla E, Gagliani M, Ionescu A, 27. Gendreau L, Loewy ZG: Epidemiol-
Fadini L, García-Godoy F: The influence ogy and etiology of denture stomatitis.
1. Abaci O, Haliki-Uztan A, Ozturk B,
of light-curing time on the bacterial J Prosthodont 2011; 20: 251–260
Toksavul S, Ulusoy M, Boyacioglu H: De-
colonization of resin composite surfaces.
termining Candida spp. incidence in den- 28. Göcke R, Gerath F, Schwanewede H
Dent Mater 2009; 25: 1067–1072
ture wearers. Mycopathologia 2010; 169: von: Quantitative determination of sali-
365–372 15. Buergers R, Eidt A, Frankenberger R vary components in the pellicle on
et al.: The anti-adherence activity and PMMA denture base material. Clin Oral
2. Al-Haddad A, Vahid Roudsari R, Sat-
bactericidal effect of microparticulate sil- Investig 2002; 6: 227–235
terthwaite JD: Fracture toughness of heat
cured denture base acrylic resin modified ver additives in composite resin materials. 29. Gomes AS, Sampaio-Maia B, Vascon-
with Chlorhexidine and Fluconazole as Arch Oral Biol 2009; 54: 595–601 celos M, Fonesca PA, Figueiral H: In situ
bioactive compounds. J Dent 2014; 42: 16. Cate JM ten, Klis FM, Pereira-Cenci T, evaluation of the microbial adhesion on a
180–184 Crielaard W, de Groot, P W J: Molecular hard acrylic resin and a soft liner used in
and cellular mechanisms that lead to removable prostheses. Int J Prosthodont
3. Aliuos P, Fadeeva E, Badar M et al.:
Candida biofilm formation. J Dent Res 2015; 28: 65–71
Evaluation of single-cell force spectrosco-
py and fluorescence microscopy to deter- 2009; 88: 105–115 30. Grimaudo NJ, Nesbitt WE: Coaggre-
mine cell interactions with femtosecond- 17. Diaz-Arnold AM, Vargas MA, Shaull gation of Candida albicans with oral
laser microstructured titanium surfaces. J KL, Laffoon JE, Qian F: Flexural and fa- Fusobacterium species. Oral Microbiol
Biomed Mater Res A 2013; 101: 981–990 tigue strengths of denture base resin. Immunol 1997; 12: 168–173
4. Astasov-Frauenhoffer M, Glauser S, J Prosthet Dent 2008; 100: 47–51 31. Grimaudo NJ, Nesbitt WE, Clark WB:
Fischer J, Schmidli F, Waltimo T, Rohr N: Coaggregation of Candida albicans with
18. Doll K, Fadeeva E, Schaeske J et al.:
Biofilm formation on restorative materials oral Actinomyces species. Oral Microbiol
Development of laser-structured liquid-
and resin composite cements. Dent Ma- Immunol 1996; 11: 59–61
infused titanium with strong biofilm-re-
ter 2018; 34: 1702–1709
pellent properties. ACS Appl Mater Inter- 32. Hahnel S, Rosentritt M, Buergers R,
5. Atarbashi-Moghadam F, Havaei SR, faces 2017; 9: 9359–9368 Handel G, Lang R: Candida albicans bio-
Havaei SA, Hosseini NS, Behdadmehr G, film formation on soft denture liners and
Atarbashi-Moghadam S: Periopathogens 19. Doll K, Yang I, Fadeeva E et al.: Li- efficacy of cleaning protocols. Gerodon-
in atherosclerotic plaques of patients quid-infused structured titanium surfaces: tology 2012; 29: e383–91
with both cardiovascular disease and antiadhesive mechanism to repel strepto-
coccus oralis biofilms. ACS Appl Mater 33. Hahnel S, Scherl C, Rosentritt M: In-
chronic periodontitis. ARYA Atheroscler
Interfaces 2019; 11: 23026–23038 terim rehabilitation of occlusal vertical di-
2018; 14: 53–57
mension using a double-crown-retained
6. Bal BT, Yavuzyilmaz H, Yücel M: A 20. Douglas L: Candida biofilms and removable dental prosthesis with poly-
pilot study to evaluate the adhesion of their role in infection. Trends Microbiol etheretherketone framework. J Prosthet
oral microorganisms to temporary soft 2003; 11: 30–36 Dent 2018; 119: 315–318
lining materials. J Oral Sci 2008; 50: 1–8 21. Eberhard J, Stumpp N, Winkel A et 34. Hahnel S, Wastl DS, Schneider-Feyrer
7. Barbe AG, Kottmann HE, Müller D et al.: Streptococcus mitis and Gemella S et al.: Streptococcus mutans biofilm
al.: Evaluation of time and resources re- haemolysans were simultaneously found formation and release of fluoride from
quired for professional dental cleaning in in atherosclerotic and oral plaques of el- experimental resin-based composites de-
nursing home residents. Spec Care Den- derly without periodontitis – a pilot study. pending on surface treatment and S-PRG
tist 2019; 39: 89–96 Clin Oral Investig 2017; 21: 447–452 filler particle fraction. J Adhes Dent 2014;
16: 313–321
8. Beyth N, Bahir R, Matalon S, Domb 22. Edgerton M, Levine MJ: Characteri-
AJ, Weiss EI: Streptococcus mutans bio- zation of acquired denture pellicle from 35. Hahnel S, Wieser A, Lang R, Rosen-
film changes surface-topography of resin healthy and stomatitis patients. J Prosthet tritt M: Biofilm formation on the surface
composites. Dent Mater 2008; 24: Dent 1992; 68: 683–691 of modern implant abutment materials.
732–736 Clin Oral Implants Res 2015; 26:
23. El-Solh AA: Association between 1297–1301
9. Beyth N, Domb AJ, Weiss EI: An in pneumonia and oral care in nursing
vitro quantitative antibacterial analysis of home residents. Lung 2011; 189: 36. Hannig M: Transmission electron
amalgam and composite resins. J Dent 173–180 microscopic study of in vivo pellicle for-
2007; 35: 201–206 mation on dental restorative materials.
24. Freitas-Fernandes FS, Cavalcanti YW, Eur J Oral Sci 1997; 105: 422–433
10. Bilhan H, Sulun T, Erkose G et al.: The Ricomini Filho AP et al.: Effect of daily use
role of Candida albicans hyphae and of an enzymatic denture cleanser on 37. Hannig M: Ultrastructural investi-
Lactobacillus in denture-related stomati- Candida albicans biofilms formed on gation of pellicle morphogenesis at two
tis. Clin Oral Investig 2009; 13: 363–368 polyamide and poly(methyl methacry- different intraoral sites during a 24-h
late) resins: an in vitro study. J Prosthet period. Clin Oral Investig 1999; 3: 88–95
11. Blankenstein F: Verwendung thermo-
plastischer Nylon-Kunststoffe als Prothe- Dent 2014; 112: 1349–1355 38. Hannig M, Joiner A: The structure,
senbasismaterial. Mitteilung der DGZPW. 25. Frenzel N, Maenz S, Sanz Beltrán V function and properties of the acquired
zm 2009; 99: 42–44 et al.: Template assisted surface micro- pellicle. Monogr Oral Sci 2006; 19:
structuring of flowable dental composites 29–64
12. Borges MAP, Matos IC, Mendes LC,
Gomes AS, Miranda MS: Degradation of and its effect on microbial adhesion prop- 39. Hao Y, Huang X, Zhou X et al.: Influ-
polymeric restorative materials subjected erties. Dent Mater 2016; 32: 476–487 ence of dental prosthesis and restorative
to a high caries challenge. Dent Mater materials interface on oral biofilms. Int J
26. Fúcio SBP, Carvalho FG, Sobrinho LC,
2011; 27: 244–252 Mol Sci 2018; 19: 3157
Sinhoreti MAC, Puppin-Rontani RM: The
13. Bourbia M, Ma D, Cvitkovitch DG, influence of 30-day-old Streptococcus 40. Hegde NN, Attavar SH, Hegde MN,
Santerre JP, Finer Y: Cariogenic bacteria mutans biofilm on the surface of esthetic Priya G: Antibacterial activity of dental
degrade dental resin composites and ad- restorative materials – an in vitro study. restorative material: An in vitro study.
hesives. J Dent Res 2013; 92: 989–994 J Dent 2008; 36: 833–839 J Conserv Dent 2018; 21: 42–46
© Deutscher Ärzteverlag | DZZ | Deutsche Zahnärztliche Zeitschrift | 2021; 76 (3)GÜNTHER, KOMMEREIN, HAHNEL:
Biofilme auf polymeren Werkstoffen für die Herstellung von Prothesen
178 Biofilms on polymeric materials for the fabrication of removable dentures
41. Heimer S, Schmidlin PR, Stawarczyk cell-cell distance. Nat Rev Microbiol physical activity. Int J Cardiol 2014; 176:
B: Effect of different cleaning methods 2010; 8: 471–480 1187–1189
of polyetheretherketone on surface
55. Kommerein N, Doll K, Stumpp NS, 68. Mendes A, Mores AU, Carvalho AP,
roughness and surface free energy prop-
Stiesch M: Development and characteri- Rosa RT, Samaranayake LP, Rosa EAR:
erties. J Appl Biomater Funct Mater 2016;
zation of an oral multispecies biofilm im- Candida albicans biofilms produce more
14: e248–55
plant flow chamber model. PLoS ONE secreted aspartyl protease than the
42. Hube B, Albrecht A, Bader O et al.: 2018; 13: e0196967 planktonic cells. Biol Pharm Bull 2007;
Pathogenitätsfaktoren bei Pilzinfektionen. 30: 1813–1815
56. Kommerein N, Stumpp SN, Müsken
Bundesgesundheitsbl 2002; 45: 159–165
M et al.: An oral multispecies biofilm 69. Mesa F, Magan-Fernandez A, Castelli-
43. Iinuma T, Arai Y, Abe Y et al.: Denture model for high content screening appli- no G, Chianetta R, Nibali L, Rizzo M: Peri-
wearing during sleep doubles the risk of cations. PLoS ONE 2017; 12: e0173973 odontitis and mechanisms of cardiometa-
pneumonia in the very elderly. J Dent Res bolic risk: Novel insights and future per-
57. Koo H, Andes DR, Krysan DJ: Candi-
2015; 94: 28S–36S spectives. Biochim Biophys Acta Mol
da-streptococcal interactions in biofilm-
Basis Dis 2019; 1865: 476–484
44. Ionescu A, Wutscher E, Brambilla E, associated oral diseases. PLoS Pathog
Schneider-Feyrer S, Giessibl FJ, Hahnel S: 2018; 14: e1007342 70. Mishra S, Chowdhary R: PEEK materi-
Influence of surface properties of resin- 58. Latib YO, Owen CP, Patel M: Viability als as an alternative to titanium in dental
based composites on in vitro Strepto- of Candida albicans in denture base resin implants: A systematic review. Clin Im-
coccus mutans biofilm development. after disinfection: a preliminary study. Int plant Dent Relat Res 2019; 21: 208–222
Eur J Oral Sci 2012; 120: 458–465 J Prosthodont 2018; 31: 436–439 71. Mojon P: Oral health and respiratory
45. Jarkas MI: Werkstoffmechanischer 59. Leberer E, Ziegelbauer K, Schmidt A infection. J Can Dent Assoc 2002; 68:
Vergleich hypoallergener Prothesenbasis- et al.: Virulence and hyphal formation of 340–345
kunststoffe. Dissertation, Halle-Witten- Candida albicans require the Ste20p-like 72. Murat S, Alp G, Alatalı C, Uzun M: In
berg 2007 protein kinase CaCla4p. Curr Biol 1997; vitro evaluation of adhesion of Candida
46. Jong HP de, Boer P de, Busscher HJ, 7: 539–546 albicans on CAD/CAM PMMA-based
Pelt AW van, Arends J: Surface free ener- 60. Leung D, Spratt DA, Pratten J, Gula- polymers. J Prosthodont 2019; 28:
gy changes of human enamel during bivala K, Mordan NJ, Young AM: Chlor- e873–e879
pellicle formation. An in vivo study. hexidine-releasing methacrylate dental 73. Najeeb S, Zafar MS, Khurshid Z, Sid-
Caries Res 1984; 18: 408–415 composite materials. Biomaterials 2005; diqui F: Applications of polyetherether-
26: 7145–7153 ketone (PEEK) in oral implantology and
47. Jordan AR, Micheelis W: Fünfte Deut-
sche Mundgesundheitsstudie (DMS V). 61. Listgarten MA: Formation of dental prosthodontics. J Prosthodont Res 2016;
2016 plaque and other oral biofilms. In: 60: 12–19
Newman HN, Wilson M (Hrsg): Dental 74. Nedeljkovic I, Munck J de, Ungurea-
48. Jordan R, Sirsch E, Gesch D, Zimmer
plaque revisited-oral biofilms in health nu A-A et al.: Biofilm-induced changes to
S, Bartholomeyczik S: Verbesserung der
and disease. Bioline, Cardiff 2000, the composite surface. J Dent 2017; 63:
zahnmedizinischen Betreuung in der
187–210 36–43
Altenpflege durch Schulungen von Pfle-
gekräften. Pflege 2012; 25: 97–105 62. Mantzourani M, Gilbert SC, Fenlon 75. Nevzatoğlu EU, Ozcan M, Kulak-
M, Beighton D: Non-oral bifidobacteria Ozkan Y, Kadir T: Adherence of Candida
49. Kang S-H, Lee H-J, Hong S-H, Kim and the aciduric microbiota of the den-
K-H, Kwon T-Y: Influence of surface char- albicans to denture base acrylics and
ture plaque biofilm. Mol Oral Microbiol silicone-based resilient liner materials
acteristics on the adhesion of Candida 2010; 25: 190–199
albicans to various denture lining materi- with different surface finishes. Clin Oral
als. Acta Odontol Scand 2013; 71: 63. Marinoski J, Bokor-Bratić M, Čanković Investig 2007; 11: 231–236
241–248 M: Is denture stomatitis always related 76. Niederman MS: Nosocomial pneu-
with candida infection? A case control monia in the elderly patient. Chronic
50. Kilian M, Chapple ILC, Hannig M et study. Med Glas (Zenica) 2014; 11:
al.: The oral microbiome – an update for care facility and hospital considerations.
379–384 Clin Chest Med 1993; 14: 479–490
oral healthcare professionals. Br Dent J
2016; 221: 657–666 64. Mary SJ, Girish KL, Joseph TI, Sathyan 77. Nikawa H, Hamada T, Yamamoto T:
P: Genotoxic effects of silver amalgam Denture plaque – past and recent con-
51. Kim O, Shim WJ: Studies on the and composite restorations: micronuclei- cerns. J Dent 1998; 26: 299–304
preparation and dental properties of based cohort and case-control study in
antibacterial polymeric dental restorative oral exfoliated cells. Contemp Clin Dent 78. Nitschke I, Kaschke I: Zahnmedizi-
composites containing alkylated ammo- 2018; 9: 249–254 nische Betreuung von Pflegebedürftigen
nium chloride derivatives. J Polym und Menschen mit Behinderungen. Bun-
Res Taiwan 2001; 8: 49–57 65. Matsuo H, Suenaga H, Takahashi M,
desgesundheitsbl 2011; 54: 1073–1082
Suzuki O, Sasaki K, Takahashi N: Deterio-
52. Kimoto S, Kimoto K, Gunji A et al.: ration of polymethyl methacrylate den- 79. Nitschke I, Majdani M, Sobotta BAJ,
Clinical effects of acrylic resilient denture tures in the oral cavity. Dent Mater J Reiber T, Hopfenmüller W: Dental care of
liners applied to mandibular complete 2015; 34: 234–239 frail older people and those caring for
dentures on the alveolar ridge. J Oral them. J Clin Nurs 2010; 19: 1882–1890
Rehabil 2007; 34: 862–869 66. Mayahara M, Kataoka R, Arimoto T
et al.: Effects of surface roughness and 80. O‘Donnell LE, Alalwan HKA, Kean R
53. Koch C, Bürgers R, Hahnel S: Candi- dimorphism on the adhesion of Candida et al.: Candida albicans biofilm heteroge-
da albicans adherence and proliferation albicans to the surface of resins: Scanning neity does not influence denture stomati-
on the surface of denture base materials. electron microscope analyses of mode tis but strongly influences denture cleans-
Gerodontology 2013; 30: 309–313 and number of adhesions. J Investig Clin ing capacity. J Med Microbiol 2017; 66:
Dent 2014; 5: 307–312 54–60
54. Kolenbrander PE, Palmer RJ, Peria-
samy S, Jakubovics NS: Oral multispecies 67. Melk A, Tegtbur U, Hilfiker-Kleiner D 81. O‘Donnell LE, Millhouse E, Sherry L
biofilm development and the key role of et al.: Improvement of biological age by et al.: Polymicrobial Candida biofilms:
© Deutscher Ärzteverlag | DZZ | Deutsche Zahnärztliche Zeitschrift | 2021; 76 (3)Sie können auch lesen
