Entschlüsselung der Mikroorganismen-Material-Interaktion: Scherkraft-abhängige und zeitaufgelöste Mechanismen der Adhäsion oraler Bakterien auf Implantatoberflächen

• Antragstellerin: Dr. Katharina Nikutta
• Fachliche Zuordnung: Zahnheilkunde; Mund-, Kiefer- und Gesichtschirurgie ; Biophysik
• Förderung: Förderung seit 2026
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 584277159

Implantatassoziierte Infektionen sind eine der größten Herausforderungen in der modernen Zahnmedizin. Da das Infektionsrisiko bereits mit der ersten Anhaftung von Bakterien an der Implantatoberfläche beginnt, ist das Verständnis dieses Prozesses in seiner Gesamtheit die grundlegende Voraussetzung für die wissensbasierte Entwicklung von antiadhäsiven Implantatoberflächen. Aufgrund methodischer Einschränkungen können derzeit jedoch verschiedene Stadien nur separat analysiert werden und decken nicht den gesamten Zeitrahmen der bakteriellen Adhäsion ab. In der geplanten Studie wird die Berücksichtigung natürlich auftretender Scherkräfte als Schlüsselelement über alle Zeiträume und Analysetechniken hinweg erstmals eine molekülgenaue, zeitaufgelöste Entschlüsselung und anschließende Vorhersage des gesamten Adhäsionsprozesses ermöglichen. Dafür werden die Erkenntnisse aus der statischen Einzelzellkraftspektroskopie (SCFS) und dem Hannoverian Oral Multispecies-Biofilm Implant Flow Chamber (HOBIC)-Modell kombiniert, um eine neue Messtechnik für SCFS unter Strömungsbedingungen (SCFSflow) zu etablieren. Diese neue Methode wird dann systematisch mit klassischen Adhäsions-Assays mit angepassten Schergeschwindigkeiten und Adhäsionszeiten korreliert, um den Einfluss der Flüssigkeitsströmung auf den Adhäsionsprozess abzuleiten und eine Theorie zur anfänglichen bakteriellen Adhäsion an Titanimplantaten zu formulieren. Darüber hinaus werden Oberflächenmodifikationen mit Speichel und Blutbestandteile, eine antiadhäsive Oberflächenfunktionalisierung sowie die bakterielle Koadhäsion untersucht, um das Potenzial der Theorie zur Vorhersage der bakteriellen Adhäsion zu überprüfen. Die Ergebnisse dieses Projekts werden es ermöglichen, die bisherige retrospektive Beschreibung des Adhäsionsprozesses um eine gezielte Beeinflussung der Wechselwirkung zwischen Mikroben und Material zu erweitern. Dies wird nicht nur ein wissensbasiertes Design und eine Verbesserung von antiadhäsiven Implantatoberflächen ermöglichen, sondern auch deren klinische Übertragbarkeit und langfristig die Gesundheit der Patienten verbessern.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen