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Forschende der University at Buffalo haben gemeinsam mit der University of Pittsburgh untersucht, wie synthetische Polymere aus kieferorthopädischen Geräten auf das Immunsystem wirken. Im Fokus standen transparente Aligner, Retainer sowie Schienen zur Behandlung von Kiefergelenkbeschwerden. Im Zentrum der Untersuchung stand die Freisetzung von Mikro- und Nanoplastikpartikeln.^1,2 Diese entstehen durch den Materialverschleiß und werden von Makrophagen aufgenommen, also spezialisierten Immunzellen, die im Gewebe Fremdstoffe beseitigen und Entzündungsreaktionen steuern.

„Da Mikroplastik nicht biologisch abgebaut wird, kann es in Makrophagen verbleiben. Mit der Zeit kann das chronische Entzündungen auslösen, die Infektabwehr schwächen und die Wundheilung beeinträchtigen“, erklärt Studienleiterin Thikriat Al-Jewair.

Die Studie zeigt zudem, dass die Partikel nicht nur aufgenommen werden, sondern die Immunantwort der Zellen verändern. „Es geht nicht nur darum, dass Makrophagen die Partikel aufnehmen und diese dort verbleiben. Vielmehr beeinflussen die Mikroplastikpartikel die Immunreaktion der Zellen“, so Co-Autor Stephen Warunek. Untersucht wurden insgesamt sechs kieferorthopädische Materialien unterschiedlicher Hersteller. Darunter befanden sich sowohl thermoformierte Kunststoffe als auch direkt im 3D-Druck hergestellte Polymere. Um klinische Bedingungen nachzubilden, wurden die Proben in künstlichem Speichel inkubiert und über eine Woche hinweg mechanisch belastet. Die Analyse der Partikelfreisetzung erfolgte mittels Durchflusszytometrie sowie raster- und transmissionselektronenmikroskopischer Verfahren. Dabei zeigte sich, dass insbesondere direkt gedruckte Materialien höhere Mengen an Mikroplastik freisetzen als thermoformierte Kunststoffe. Beide Materialtypen setzten jedoch messbare Mengen an Mikro- und Nanoplastik frei, die von Makrophagen aufgenommen wurden. Die Arbeit liefert zudem erstmals Live-Zellaufnahmen, die zeigen, wie Makrophagen diese Partikel internalisieren. Gleichzeitig wurde deutlich, dass es zu einer veränderten Immunantwort kommt.

Hintergrund der Untersuchung ist die zunehmende Verbreitung von Alignern. Deshalb gewinnen laut den Autoren auch materialwissenschaftliche Fragen zunehmend an Bedeutung. Direkt gedruckte Aligner gelten als zukunftsweisend, da sie eine hohe Individualisierung und effiziente digitale Workflows ermöglichen. „Direkt gedruckte Aligner bieten ein hohes Maß an Individualisierung und Effizienz in der Herstellung. Digitale Prozesse können die Behandlung beschleunigen und in bestimmten Fällen sogar eine Versorgung am selben Tag ermöglichen“, so Al-Jewair. Gleichzeitig wird untersucht, inwieweit Materialeigenschaften wie Oberflächenstruktur oder Porosität die Freisetzung von Partikeln beeinflussen können. Al-Jewair betont jedoch, dass die Ergebnisse auf vorläufigen In-vitro-Studien beruhen und sich daraus keine klinischen Aussagen ableiten lassen. Weitere Studien, insbesondere unter realen Bedingungen seien notwendig, bevor endgültige Schlussfolgerungen gezogen werden können.

„Es gibt noch viele offene Fragen. Wir müssen klären, ob die beobachteten Immunreaktionen vorübergehend sind und ob sie reversibel sind. Ich hoffe, dass wir diese Forschung weiterführen können, um genau diese Fragen zu beantworten.“

^{1 University at Buffalo School of Dental Medicine}

^{2 Warunek J et al. Orthodontic derived microplastics impact macrophage differentiation and homeostasis. Progress in Orthodontics. 2026. DOI: 10.1186/s40510-026-00608-3}