Gel-Speichel im Mund: Neues Polymer befeuchtet „tropfenweise“ den Mund bei Mundtrockenheit

Ein Team der Purdue University stellte ein wiederaufladbares „Speichelgel“ auf Basis des Polymers PHEMA (Poly(hydroxyethylmethacrylat)) vor. Es absorbiert künstlichen Speichel und gibt ihn dann stundenlang direkt im Mund ab – in etwa der gleichen Geschwindigkeit wie natürlicher Speichel im Ruhezustand. In Tests quillte das Gel innerhalb von 6 Stunden um etwa 400 % auf, gab bei 37 °C innerhalb von 4 Stunden fast seinen gesamten Vorrat ab, behielt seine Wirksamkeit von etwa 97 % und funktionierte über mindestens 5 Lade-Entlade-Zyklen. In Zellkulturen wurde keine Schleimhauttoxizität festgestellt. Die Idee richtet sich an Patienten mit Xerostomie (Mundtrockenheit) nach Strahlentherapie, Hämodialyse und anderen Erkrankungen. Die Arbeit wurde in ACS Applied Polymer Materials veröffentlicht.

Hintergrund

Xerostomie ist ein subjektives Gefühl von Mundtrockenheit; oft verbunden mit objektiver Hyposalivation (verminderter Speichelfluss). Die normale unstimulierte Speichelflussrate bei gesunden Personen beträgt ~0,3–0,4 ml/min, ≤0,1 ml/min weist auf Hyposalivation hin; die Speicheldrüsen sezernieren 0,5–1,5 l Speichel pro Tag. Speichelmangel führt zu Karies, Candidose, Geschmacks-, Sprach- und Schluckstörungen, Schmerzen und Schlafstörungen.

• Wie häufig kommt Mundtrockenheit vor und wer leidet häufiger daran? In der Allgemeinbevölkerung schwanken die Schätzungen stark (aufgrund unterschiedlicher Methoden), aber Mundtrockenheit ist ein häufiges Symptom bei älteren Menschen. Besonders gefährdet sind Patienten nach einer Strahlentherapie im Kopf- und Halsbereich (bis zu 80 % leiden während der Behandlung unter starker Trockenheit, die bei vielen über Monate und Jahre anhält), Menschen mit Sjögren-Syndrom, unter Polypharmazie (Anticholinergika/Psychopharmaka), mit Diabetes und unter Hämodialyse.
• Warum „Sprays“ und Spülungen nicht lange halten. Die meisten Speichelersatzmittel lassen sich schnell abwaschen und verschaffen nur kurzfristige Linderung. Medizinische Sialogenika (Pilocarpin, Cevimelin) sind nicht bei jedem wirksam und haben Nebenwirkungen; Neurostimulanzien und regenerative Ansätze sind noch immer durch Verfügbarkeit/Datenlage begrenzt. Daher besteht die Nachfrage nach lokalen Feuchtigkeitsspeichern, die stundenlang für ein angenehmes Gefühl sorgen und die Flüssigkeitsabgabe „wie natürlicher Speichel“ dosieren.
• Welche „Zielabgabe“ ist erforderlich? Bei einem gesunden Menschen liegt der unstimulierte Speichelfluss genau im Bereich von 0,3–0,4 ml/min. Der Wunsch, die Abgaberate an diese Werte anzunähern, sorgt dafür, dass die Unterstützung ein natürliches Gefühl vermittelt (ohne „Salven“ und Übertrocknung).
• Warum die Wahl auf PHEMA fiel. Poly(hydroxyethylmethacrylat) ist ein klassisches Hydrogel mit vielen OH-Gruppen, biokompatibel und wird seit langem in weichen Kontaktlinsen (d. h. in ständigem Kontakt mit empfindlichen Schleimhäuten) verwendet. Es absorbiert Wasser/Lösungen, bindet diese über Wasserstoffbrücken und kann den Inhalt langsam freisetzen – Eigenschaften, die ideal für die Rolle eines „Speichelreservoirs“ sind.
• Wie passt dies in die aktuelle Praxis? Zum heutigen Arsenal gehören Hygienemaßnahmen, häufiges „Auffüllen“ mit Speichelersatz, Stimulation mit Kaugummi/Sauce, Pilocarpin/Cevimeline bei intakter Drüsenfunktion, Prävention von Karies und Pilzinfektionen. Wiederaufladbares orales Hydrogel ergänzt diese Linie logisch als lang anhaltendes lokales Heilmittel, insbesondere für Patienten mit Hyposalivation nach Bestrahlung, nächtlicher Trockenheit oder bei Langzeitbelastungen (Reisen, Vorträge, Schichten).

Was haben sie sich ausgedacht?

Stellen Sie ein weiches Hydrogelreservoir her, das der Patient in die Mundhöhle (z. B. in die Nähe der Wange) legt:

1. „laden“ Sie es vorher mit künstlichem Speichel auf;
2. Lassen Sie es langsam Flüssigkeit abgeben und sorgen Sie dabei für angenehme Feuchtigkeit und Gleitfähigkeit.
   Material – PHEMA: ein hydrophiles Polymer mit vielen -OH-Gruppen, ist ein guter „Freund“ von Wasser, bildet ein elastisches Netzwerk und hält Flüssigkeit aufgrund von Wasserstoffbrücken zurück.

Wie funktioniert das

• PHEMA-Film absorbiert künstlichen Speichel und verwandelt sich in einen Hydrogelzustand.
• Im Mund (≈37 °C) schrumpft das Gel allmählich und gibt seine Reserve frei. Zu Beginn ist die Freisetzung schneller (die Autoren schätzen ~0,3 ml/min), dann flacht sie ab; der Zielkorridor für ein angenehmes Gefühl liegt bei 0,3–0,7 ml/min (dies entspricht in etwa der Geschwindigkeit des unstimulierten Speichelflusses bei gesunden Menschen).

Was wurde gemessen?

• Quellung: bis zu ≈400 % des ursprünglichen Volumens in 6 Stunden.
• Rückgewinnung: Fast der gesamte Bestand in ca. 4 Stunden bei 37 °C; Stabilität ca. 97 % über 5 aufeinanderfolgende Zyklen.
• Wiederverwendung: Das Gel wurde vorsichtig „aufgeladen“ und es wurde erneut eine vergleichbare Dynamik erreicht.
• Biokompatibilität: Das konditionierte Medium des Gels hemmte das Wachstum oraler Keratinozyten nicht; es wurde keine signifikante Zytotoxizität festgestellt.
• Mechanik: Das Gel ist viel weicher als die Wange (der Elastizitätsmodul beträgt Hunderte von kPa gegenüber Megapascal bei der Schleimhaut) – ein wichtiger Hinweis für die weitere Anpassung von Steifigkeit und Komfort.

Warum ist das notwendig?

Xerostomie (10–30 % der Erwachsenen, häufiger bei älteren Menschen; oft nach Strahlentherapie im Kopf- und Halsbereich, Chemotherapie, Hämodialyse) beeinträchtigt Sprache, Schlucken und Mundhygiene und erhöht das Infektionsrisiko. Aktuelle Lösungen – Sprays/Spülungen, Kaustimulanzien, Neurostimulanzien, systemische Medikamente – bieten entweder nur eine kurzfristige Wirkung oder sind invasiv/teuer. Das Hydrogel-Reservoir verspricht mehrere Stunden kontinuierliche Flüssigkeitszufuhr ohne häufiges „Puff-Puff“.

Wie unterscheidet sich das von normalem „künstlichen Speichel“

Klassische Ersatzstoffe werden schnell abgewaschen. Hier dosiert das Material die Flüssigkeitsabgabe und lädt sich wieder auf, was die tägliche Anwendung (z. B. bei langen Unterrichtsstunden, Reisen, Schlafen) potenziell vereinfacht.

Wie geht es weiter?

Bisher finden alle Tests im Labor statt. Die Autoren schreiben direkt, dass realistische Tests im Mund bevorstehen: mit Mikrobiota, Temperatur- und pH-Schwankungen, Reibung, Gesprächen/Nahrung, mit einer Bewertung des Formfaktors (Größe, Fixierung, Komfort), der Sicherheit und der Lebensdauer. Parallel dazu muss geklärt werden, welche Zusammensetzung des künstlichen Speichels optimal ist und ob das Gel die Geschmackswahrnehmung/Diktion verändert.

Einschränkungen

• Keine Klinik. Weder die Wirksamkeit noch die Bequemlichkeit für die Menschen wurden bisher nachgewiesen.
• Mechanik und Ergonomie. Das Gel ist spürbar weicher als Stoffe – angenehm, kann sich aber verformen; die gewünschte Geometrie/Halterung wird noch ausgewählt.
• Hygiene und Wartung: Die Wiederverwendung erfordert ein klares Reinigungs-/Austauschprogramm, um die Bildung von Biofilm zu vermeiden.

Quelle: Debnath S. et al. Poly(hydroxyethylmethacrylat)-Speichelgel: Eine polymerbasierte Lösung zur Behandlung von Xerostomie, ACS Applied Polymer Materials, online, 17. Juli 2025. DOI: 10.1021/acsapm.5c00881