Neuartige Zahnpasta hemmt gezielt Parodontitis-Bakterien
Parodontitis ist eine häufige Erkrankung mit ernsten gesundheitlichen Risiken. Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts haben eine Wirkstoffverbindung gefunden, die spezifisch die für Parodontitis verantwortlichen Keime hemmt. Die natürliche Mundflora bleibt dadurch im Gleichgewicht. Das Spin-off-Unternehmen PerioTrap hat diese Technologie in Zahnpflegeprodukten zur Marktreife gebracht.
Bakterien als Auslöser für Parodontitis
In der Mundhöhle existieren über 700 verschiedene Bakterienarten. Eine kleine Gruppe davon kann Parodontitis auslösen. Diese Bakterien sammeln sich vor allem am Zahnfleischsaum in der Plaque an und verursachen dort Zahnfleischentzündungen. Eine daraus entstehende chronische Parodontitis führt nicht nur zum Rückgang des Zahnfleischs und zu sich lockernden Zähnen. Wenn die Erreger ins Blut gelangen, können sie auch die Entwicklung von Diabetes, Arthritis, Herz-Kreislauf-Erkrankungen, Rheuma, chronisch-entzündlichen Darmerkrankungen und sogar Alzheimer fördern.
Hergebrachte Mundpflegemittel, wie alkoholhaltige Mundspülungen oder Produkte mit dem Antiseptikum Chlorhexidin, eliminieren zwar Krankheitserreger, aber auch alle anderen Mikroorganismen. Bei der anschließenden Neubesiedlung haben schädliche Keime wie Porphyromonas gingivalis einen Vorteil, da sie sich auf entzündetem Zahnfleisch besonders rasch vermehren können. Die nützlichen Bakterien wachsen hingegen langsamer, sodass das mikrobielle Gleichgewicht schnell wieder kippt – die Dysbiose und damit die Erkrankung kehren zurück.
Neue Substanz hemmt gezielt Parodontitis-Erreger
Ein Forschungsteam des Fraunhofer-Instituts für Zelltherapie und Immunologie IZI in Halle hat eine Substanz entdeckt, die gezielt schädliche Erreger wie Porphyromonas gingivalis hemmt, ohne andere Keime zu beeinträchtigen. Prof. Stephan Schilling, Leiter der Außenstelle für Molekulare Wirkstoffbiochemie, erläutert den speziellen Wirkmechanismus der Substanz Guanidinoethylbenzylamino Imidazopyridine Acetat: »Sie tötet die Parodontitis-Erreger nicht ab, sondern unterbindet gezielt ihr Wachstum. So können sie ihre schädliche Wirkung nicht entfalten, und gesunde Bakterien können die freigewordenen Nischen besetzen. Die Substanz unterstützt so gemeinsam mit der gesunden Flora den sanften Aufbau und Erhalt des mikrobiellen Gleichgewichts.«
Von der Forschung zum fertigen Produkt
Die technologische Grundlage entstand in einem EU-Projekt mit zahlreichen internationalen Partnern. Zur Entwicklung innovativer Zahnpflegeprodukte wurde 2018 das Spin-off PerioTrap Pharmaceuticals GmbH in Halle gegründet. In enger Kooperation mit dem Fraunhofer IZI und dem Fraunhofer-Institut für Mikrostruktur von Werkstoffen und Systemen IMWS entstand die Mikrobiom-Zahnpasta von PerioTrap. »Das Produkt dient der Parodontitis-Prävention. Wie eine herkömmliche Zahnpasta enthält es jedoch auch Reinigungssubstanzen und Fluorid zur Kariesvorbeugung«, erläutert Dr. Mirko Buchholz, einer der Gründer des Spin-offs.
Bei der Weiterentwicklung der am Fraunhofer IZI identifizierten Substanz zu einem einsatzfähigen Wirkstoff mussten viele technologische Herausforderungen gemeistert und zahlreiche Experimente durchgeführt werden. Das Produkt muss die unerwünschten Keime blockieren, dabei aber ungiftig sein. Es darf nicht vom Körper aufgenommen werden, soll keine Zahnverfärbungen verursachen und nicht ins Blut gelangen.
Zusammenarbeit zweier Fraunhofer-Institute
Das Fraunhofer IZI begleitete die Produktentwicklung mit biochemischen und strukturbiologischen Analysen. »Dadurch verstehen wir die Wirkweise der Substanzen besser und können die optimale Zusammensetzung der Wirkstoffe in der Zahnpasta ermitteln«, so Schilling. Das Institut verfügt über langjährige Erfahrung in der Identifizierung und Prüfung von Substanzen, die pathologische Mechanismen oder Keime gezielt adressieren.
Das Fraunhofer IMWS übernahm die materialwissenschaftliche Bewertung und testete jede neue Rezepturvariante auf ihre Verträglichkeit und Wirkung auf Zähne und Zahnfleisch. Dr. Andreas Kiesow, Gruppenleiter für die Charakterisierung von Pflegeprodukten, erklärt: »Durch rasterelektronenmikroskopische Aufnahmen, chemische Analysen und quantitative Messungen können wir detaillierte Aussagen zu Verträglichkeit und Funktion treffen. Vereinfacht gesagt: Wir bestätigen letztlich, ob die Zahnpasta wirkt.«
Gute Laborpraxis (GLP) sichert Qualität
In ihrem Forschungsprojekt arbeiteten beide Fraunhofer-Institute nach dem Qualitätssicherungssystem der Guten Laborpraxis (GLP). Dieses ermöglicht die Prüfung von Inhalts- und Wirkstoffen nach offiziell anerkannten, strengen Regeln, deren Ergebnisse von Behörden international akzeptiert werden. »Die Einhaltung der GLP-Richtlinien war ein zentrales Projektelement. Wir haben nicht nur eine gute Zahnpasta mit neuem Wirkstoff entwickelt, sondern ein hochwertiges Zahnpflegeprodukt in medizinischer Qualität«, betont Schilling.
Die Arbeit an der Technologie wird fortgesetzt. Für den Einsatz in Zahnarztpraxen hat das PerioTrap-Team gemeinsam mit den Fraunhofer-Instituten ein Pflegegel entwickelt, das nach der professionellen Zahnreinigung aufgetragen wird. Es hemmt schädliche Bakterien, stabilisiert die Mundflora und fördert die Zahnfleischgesundheit.
Eignung für Haustiere
Die PerioTrap-Technologie soll für weitere Produkte zur Zahn- und Mundflorapflege genutzt werden. Aktuell wird beispielsweise an einer Mundspüllösung gearbeitet. Auch eine Anwendung bei Haustieren ist geplant. Da die Erkrankung bei Hunden und Katzen ähnliche Ursachen hat, stehen auch tierärztliche Pflegeprodukte auf der Agenda.