Prophylaxe

Mechanische Wirkung ist und bleibt entscheidend

Kontaktlose Biofilmentfernung – der entzauberte Mythos

Zwar erzeugen elektrische Zahnbürsten hydrodynamische
Zwar erzeugen elektrische Zahnbürsten hydrodynamische

Angesichts verbreiteter Begriffe wie (Ultra-)Schallzahnbürste, hydrodynamischer Effekt und Fernwirkung könnte man heutzutage beinahe meinen, das Zähneputzen sei eine gänzlich kontaktlose Angelegenheit. Tatsächlich ist es so, dass durch die Schwingung von Borsten erzeugte Energie auch auf eine gewisse Distanz hinweg in den Biofilm übertragen werden kann. Entscheidend ist jedoch, ob die so weitergegebenen Kräfte ausreichen, um die Struktur des Biofilms aufzubrechen. Wie sich diese Frage auf Basis heutiger wissenschaftlicher Erkenntnisse beantworten lässt, zeigt der folgende Beitrag.

Biofilme finden sich in der Mundhöhle eines jeden Menschen. Dort koexistieren sie zunächst symbiotisch mit dem Wirtsorganismus, übernehmen zum Teil sogar wichtige Schutzfunktionen. In diesem Stadium ist der Anteil pathogener Keime innerhalb des Biofilms noch so gering, dass sich daraus kein Krankheitsrisiko ergibt. Mit zunehmendem Reifegrad verschiebt sich das Keimspektrum jedoch in Richtung dieser pathogenen Bakterien. Sie verwerten isolierte Kohlenhydrate und scheiden als Stoffwechselprodukte Säuren und Toxine aus. Diese Substanzen verursachen Schäden an der Zahnhartsubstanz und können entzündliche Erkrankungen des Weichgewebes sowie des Zahnhalteapparats hervorrufen – Karies, Gingivitis und Parodontitis. Um diesen oralen Erkrankungen vorzubeugen, gilt es, den Biofilm immer wieder in seiner Entwicklung zurückzuwerfen. Insbesondere in Zahnzwischenräumen und Nischen erweist sich das für die meisten Patienten jedoch selbst bei gründlicher Zahnpflege als schwierig.

Fernwirkung als Lösung?

Aus diesem Grund erscheint eine Entfernung des Biofilms per Fernwirkung oder hydrodynamischem Effekt wünschenswert. Doch inwiefern haben diese Phänomene überhaupt eine klinische Relevanz? Um diese Frage zu beantworten, ist es zunächst hilfreich, sich die physikalischen Grundlagen der Biofilmentfernung zu vergegenwärtigen: Der Vorgang der Plaqueentfernung lässt sich als eine Übertragung von Energie in den Biofilm von Zahnoberflächen begreifen. Übersteigt diese in den Biofilm übertragene Energie dessen kohäsive Energie, wird er aufgebrochen.

Erst wenn die übertragene Energie größer ist als die adhäsiven Kräfte des Biofilms zur Substratoberfläche, wird der Biofilm auch tatsächlich entfernt. Bei allen Zahnbürsten, egal ob manuell oder elektrisch, kommt die hier beschriebene Energieübertragung durch die Scherkräfte der sich elastisch verbiegenden Borsten zustande. Elektrische Zahnbürsten jedoch erzeugen darüber hinaus auch hydrodynamische Energien, die ebenfalls in den Biofilm transferiert werden können. Dies erfolgt durch von Borstenbewegungen erzeugte Flüssigkeitsströme sowie durch darin eingeschlossene Luftblasen, die sich entlang des Biofilms bewegen – unabhängig davon, ob es sich bei der verwendeten Zahnbürste um ein 3D-Modell (mit oszillierend-rotierender Technologie) oder eine sogenannte Schallzahnbürste handelt. Zusätzlich sorgen bei beiden Technologien akustische Druckwellen für eine kontaktlose Ankopplung von Energie. Laut aktuellen Untersuchungen [1] von Wissenschaftlern aus Groningen (Department of Biomedical Engineering, University Medical Center Groningen, and University of Groningen) und Kronberg im Taunus (Procter & Gamble-Innovationszentrum, Braun GmbH, Kronberg) hängen der spezifische Einfluss jedes dieser drei Faktoren und ihr Zusammenspiel von den Charakteristika der jeweiligen Elektrozahnbürste ab. Für die Effektivität der Biofilmentfernung ist des Weiteren die Distanz der Borsten zur Zahnoberfläche von entscheidender Bedeutung.

Kontaktlose Biofilmentfernung auf dem Prüfstand

Als Untersuchungsgegenstand diente den Wissenschaftlern bei ihrer In-vitro-Studie 16 Stunden alte Plaque mit einer besonderen Bakterien-Doppelschicht (Streptococcus oralis als Erstbesiedler plus Actinomyces naeslundii als coadhärierende Spezies), die auf einer mit rekonstituiertem menschlichem Speichel überzogenen Glasplatte aufgetragen wurde. Der Versuch sollte zeigen, inwiefern sich dieser Biofilm kontaktlos abtragen ließ. Zudem hielten die Forscher die Abnahme des akustischen Energieeintrags mit steigendem Abstand der verwendeten Zahnbürste in einem wässrigen Medium fest. Im Rahmen der Untersuchung kamen sowohl elektrische Zahnbürsten mit 3D-Putzsystem als auch sogenannte Schallzahnbürsten mit verschiedenen Borstenbewegungen zum Einsatz. Ein interessantes Resultat der Untersuchung lautet: Alle getesteten elektrischen Zahnbürsten bewirken selbst ohne Borstenkontakt eine Biofilmentfernung. Diese Fernwirkung bleibt jedoch hinter dem direkten Putzen mit Borstenkontakt zurück. Bereits beim geringsten Abstand von nur 1 Millimeter lässt sich diese verminderte Effektivität beobachten. Vergrößert man die Distanz, nimmt die Wirksamkeit weiter ab. So ließ sich bei bestimmten Zahnbürstenmodellen schon ab einer Entfernung von 2 bis 4 Millimetern kein Reinigungseffekt mehr feststellen.

Klinische Bedeutung der Fernwirkung

Wie sind vor diesem Hintergrund wissenschaftliche Arbeiten [2] zu bewerten, in denen von kontaktloser Biofilmentfernung über größere Distanzen die Rede ist? Ein genauer Blick auf das experimentelle Design kann hier Aufschluss geben: Die entsprechenden Untersuchungen sind entweder ohne vorherige Benetzung der Glasplatte mit Speichel durchgeführt worden oder es kamen dabei Bakterien zum Einsatz, die nicht zu den Erstbesiedlern zählen. Im Vergleich zu dem zuvor erwähnten Doppelschichtmodell weichen diese Aufbauten deutlich weiter von der tatsächlichen klinischen Situation ab. Inwiefern also einer solchen kontaktlosen Biofilmeentfernung, die im Rahmen einer In-vitro-Untersuchung dokumentiert wurde, tatsächlich klinische Relevanz zuzuschreiben ist, lässt sich auf Basis dieser Erkenntnisse nicht beantworten. In Anbetracht der viskoelastischen Eigenschaften natürlicher Biofilme lässt sich vielmehr vermuten, dass ein Großteil der berührungslos eingetragenen Energie in Kompressions- und Biegeenergie umgewandelt wird und dementsprechend eher zur Verformung und weniger zur Entfernung der Plaque beiträgt.

Aus diesem Grund ist es ratsam, sich im Beratungsgespräch auf evidenzbasierte Erkenntnisse zu verlassen. In diesem Zusammenhang stechen die Meta- Analysen der Cochrane Collaboration aufgrund ihres hohen Evidenzniveaus hervor. Sie zeigen, dass Zahnbürsten mit 3D-Putzsystem kurzfristig Plaque wirksamer entfernen und Zahnfleischentzündungen wirksamer vermindern als Handzahnbürsten. Zudem konnte gezeigt werden, dass sie langfristig – in einem Beobachtungszeitraum von mehr als drei Monaten – Zahnfleischentzündungen reduzieren. Kein anderes elektrisches Zahnbürstensystem war im Vergleich zu Handzahnbürsten so gleichbleibend überlegen [3].

Darüber hinaus erwiesen sich Zahnbürsten mit 3D-Reinigungstechnologie im Vergleich zu Handzahnbürsten in puncto Biofilmentfernung an den lingualen Zahnoberflächen [4] und an den bukkalen Oberflächen von Seitenzähnen [5] als statistisch signifikant effektiver. Eine Vielzahl von Untersuchungen [6–23] belegt zudem die Reduktion von Gingivitis durch Zahnbürsten mit 3D-Reinigungstechnologie. Des Weiteren lässt sich wissenschaftlich belegen, dass diese Zahnbürstentechnologie im Vergleich mit Handzahnbürsten sicher ist und weder für das Weich- noch für das Hartgewebe ein klinisch relevantes Schädigungspotenzial birgt [24].

Fazit für die Praxis

Unter Berücksichtigung der vorangegangenen Ausführungen sollte bei der Empfehlung an den Patienten weniger die kontaktlose, sondern vielmehr die Biofilmentfernung mittels Borstenkontakt im Vordergrund stehen. Dabei kommt es auf eine effektive und zugleich schonende Reinigungsweise an. In diesem Kontext haben sich elektrische Zahnbürsten mit 3D-Putzsystem als besonders empfehlenswert erwiesen.

Näheres zum Autor des Fachbeitrages: Dr. Alessandro Devigus

Bilder soweit nicht anders deklariert: Dr. Alessandro Devigus