Dentalmaterialien für die Biomedizin

Glaskeramiken entstehen durch die gezielte (Teil-)Kristallisation von Spezialgläsern. Durch das meist sehr feine Gefüge können neue Eigenschaftskombinationen entstehen, die das Feld der Gläser und Keramiken deutlich erweitert. So können z. B. in Glaskeramiken Biegebruchfestigkeiten erzielt werden, die höher sind als alle einzelnen Phasen an sich.

Da auch die chemische Beständigkeit sowie Farbe und Transluzenz eingestellt werden können, eignen sich Glaskeramiken insbesondere auch für den Einsatz als Dentalmaterialien.

Am Fraunhofer ISC konnte eine dentale Glaskeramik entwickelt werden, die mittels CAD-CAM-Verfahren chairside zu Kronen- und Brückenrestaurationen verarbeitet werden kann. Für deren wirtschaftlichen Erfolg erhielten ISC-Wissenschaftler 2019 den Joseph von Fraunhofer Preis »Technik für den Menschen«.
 

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Eine Materialklasse mit vielfältigen Eigenschaften

ORMOCER^®-Materialien sind Hybridpolymere, die sowohl anorganische als auch organische Bestandteile enthalten. Diese Polymere ermöglichen es, verschiedene Eigenschaften durch die Integration von funktionellen Gruppen während der Synthese zu kombinieren. Durch die Verwendung photopolymerisierbarer Harze können mit Hilfe verschiedener 3D-Druckverfahren Prototypen im Dental- und Medizinbereich zeitsparend, kostengünstig und mit einem breiten Spektrum an Attributen hergestellt werden.

Vielfältige Anwendung in der Implantologie

Glas ist aufgrund seiner Formgebungsvielfalt der ideale Ausgangswerkstoff für 3D gefertigte, patientenindividuelle Implantate. Das Fraunhofer ISC forscht seit Jahren daran, die Formgebungspalette von biokompatiblen bzw. bioaktiven Gläsern zu erweitern und somit neue Möglichkeiten in der biomedizinischen Anwendung zu erschließen. Hierbei setzen wir nicht nur auf rein Glas basierte Materialkonzepte, sondern nutzen durch neue, innovative Technologien wie den 3D-Druck auch die Möglichkeit von Verbundwerkstoffen. Durch die Option der gezielten Kristallisation ergeben sich weitere spannende Anwendungsmöglichkeiten. Die Vorteile zweier Materialklassen werden hier optimal genutzt: Formgebungsvielfallt der Gläser mit mechanischen und optischen Eigenschaften der Keramik.

Mögliche Anwendungsgebiete für bei uns entwickelte Glassysteme sind z. B.

• 3D-Gerüststrukturen
• Partikuläre Zellwachstumssubstrate
• Patientenindividuelle Implantate

Natürlich ist dies nur eine Auswahl. Gerne lassen wir uns durch Ihre innovativen Gedanken inspirieren und entwickeln mit Ihnen gemeinsam die optimale Lösung für Ihren Materialwunsch oder den Ihrer Kunden.

Lassen Sie uns die Vorteile von Biogläsern wie z. B.:

• Freiformflächen
• Variable Funktionsporosität
• Anpassbare chemische Zusammensetzung
• Mikrostrukturierbarkeit
• Gezielte Biodegradierbarkeit             

in Ihrer spezifischen Anwendung nutzen.

Digital Light Processing (DLP)

Beim DLP werden mit Hilfe von photopolymerisierbaren Harzen Bauteile Schicht für Schicht aus einer Materialwanne heraus gedruckt. Durch eine simultane Aushärtung der kompletten Schicht entsteht eine Unabhängigkeit der Druckdauer von der Bauteilanzahl sowie -komplexität, was eine enorme Zeitersparnis zu anderen Druckverfahren bedeutet. Im Vergleich zu herkömmlichen Fräs- oder Schneideverfahren kann durch Digital Light Processing außerdem deutlich Material eingespart werden und neue 3D-druckbare und biokompatible Materialien bzw. Komposite bieten neue Lösungen für diverse biomedizinische Herausforderungen.

3D-Bioprinting

3D-Bioprinting ist ein innovatives Verfahren, bei dem lebende Zellen und Biomaterialien verwendet werden, um dreidimensionale Gewebestrukturen zu drucken. Dieser Ansatz hat das Potenzial, die Medizin und Pharmazie zu revolutionieren, da es möglicht wird, maßgeschneiderte Gewebe und zukünftig sogar Organe herzustellen. Durch die Kombination von Biologie, Ingenieurwesen und Materialwissenschaften eröffnet das Bioprinting neue Wege für die Geweberegeneration, die Arzneimittelentwicklung und das Verständnis von Krankheiten.

Wir bieten Ihnen an, Ihre Materialien und Tinten mit einer Vielzahl von additiven Fertigungsverfahren testweise mit unserer Bioprintinganlage zu drucken. Kombinieren Sie Materialien, Drucktechniken und Biologie in einem Schritt!

Durch Extrusion lassen sich ideale Bedingungen für die vollautomatisierte Herstellung hochwertiger Kompositblöcke schaffen. Der gesamte Prozess, angefangen vom Mischen der Ausgangsmaterialien bis hin zur fertigen Zahnblöcken, wird in einem kontinuierlichen Prozess ohne separate Mischeinheiten oder manuelle Formgebung durchgeführt. Dies bietet den Vorteil einer effizienten und durchgängigen Produktion.

Komposite sind im Bereich der Zahnmedizin eine wichtige Komponente als Füllungsmaterial und teilweise auch für indirekte Restaurationen.

Dentale Komposite auf Basis von ORMOCER^®-Material bieten dabei gegenüber rein organischen Systemen verschiedene Vorteile:

• Das monomerfreie Matrixsystem sorgt für eine biokompatible Materialbasis.
• Aufgrund des anorganischen Anteils weisen sie eine geringe Polymerisationsschrumpfung und hohe Abriebfestigkeit auf.
• Durch Einbringen unterschiedlicher funktioneller Gruppen können die mechanischen Eigenschaften anpassbar gestaltet werden.