Die aktuelle Monographie verlangt Wirksamkeitsnachweise für Fluorid-Zahnpasta, meist durch Tierversuche oder etablierte In-vitro-Tests. Bislang ist auch der Animal Caries Reduction Test mit Ratten anwendbar, ein biologisches Testverfahren, um die Wirksamkeit von fluoridhaltigen Zahnpasten und Wirkstoffen gegen Karies zu prüfen. Dabei werden meist Ratten mit kariesfördernden Bakterien wie Streptococcus mutans infiziert und mit einer zuckerreichen Diät ernährt, um den Grad der Kariesbildung unter dem Einfluss einer Testzahnpasta zu messen. Dann werden die Zähne der Tiere in einem standardisierten Verfahren mit der jeweiligen Test-Zahnpasta behandelt. Nach einem bestimmten Zeitraum werden die Tiere getötet, um ihre Zähne und Kiefer im Labor mikroskopisch zu untersuchen. Man zählt und bewertet die Kariesläsionen an den Zähnen und vergleicht sie mit den Zähnen der Kontrollgruppentiere, die ebenfalls getötet werden.

Da sich die Zahnphysiologie von Nagetieren von der des Menschen unterscheidet, wird bei modernen Zulassungsverfahren (wie die der US Food and Drug Administration) zunehmend auf In-vitro-Alternativen wie pH-Cycling-Modelle oder mikro-computertomografische Analysen gesetzt.

Das pH-Zyklus-Testmodell ist ein tierversuchsfreies Verfahren, das entwickelt wurde, um die Wirksamkeit von Fluorid-Zahnpasten bei der Kariesprävention zu bewerten, ohne Tierversuche einzusetzen. Das Modell simuliert die natürlichen Prozesse im Mund, bei denen Zahnschmelz durch Säureeinwirkung demineralisiert und durch Speichel wieder remineralisiert wird. Es gibt verschiedene Varianten des pH-Zyklus-Tests, so z.B. das Featherstone-Modell, das exakt definierte chemische Zusammensetzungen und feste Zeit-Intervalle verwendet. Es fehlt jedoch bislang ein standardisiertes und validiertes Protokoll für diese Varianten. Ein Hersteller, der den pH-Zyklus-Test als Prüfverfahren für seine Fluorid-Zahnpasta anerkennen lassen möchte, sollte daher bei der FDA nun ein standardisiertes Testprotokoll entwickeln, eine multizentrische Validierungsstudie durchführen, die Ergebnisse mit etablierten Tierversuchen vergleichen und alle relevanten Daten und Analysen gemäß den FDA-Vorgaben einreichen. 

Das Featherstone-pH-Cycling-Modell ist ein im Labor durchgeführter Test, der den natürlichen Wechsel von Demineralisation (Mineralverlust) und Remineralisation (Mineralaufbau) an Zähnen simuliert. Es dient als tierversuchsfreier Ersatz, um die Schutzwirkung von fluoridhaltigen Zahnpasten oder Spülungen gegen Karies zu messen. An den Zahnproben werden künstliche Karies-Schäden verursacht. Dann kommen die Zähne kurz in eine saure Lösung, um Mineralien herauszulösen. Hiernach kommen sie in eine mineralreiche Pufferlösung, die die Remineralisierung des Speichels simulieren soll. Die Proben werden täglich kurz mit der zu testenden Substanz (z. B. Zahnpasta-Lösungen) behandelt. Die Zähne stammen hauptsächlich aus menschlichen Zahnextraktionen (Weisheitszähne, orthopädische Extraktionen oder aus Zahnarztpraxen, wenn die Patienten zustimmen, sie für die Forschung zur Verfügung zu stellen) und –Rinderzähnen. Der Grund soll sein, dass menschliche Zähne aufgrund von Kariesrückgängen seltener verfügbar sind, und für statistisch sichere Testergebnisse Hunderte identische Proben benötigt werden.

Aber: Die Ergebnisse des pH-Zyklus-Tests müssen mit etablierten Tierversuchen verglichen werden, um die Gleichwertigkeit zu belegen, obwohl sich die Zahnphysiologie von Nagetieren von der des Menschen unterscheidet.

Situation in Europa
Da Zahnpasta und Mundspülungen rechtlich als Kosmetika gelten, dürfen für deren Endprodukte oder rein kosmetische Inhaltsstoffe keine Tierversuche durchgeführt werden, bis auf die rechtliche Grauzone, wenn ein neuer chemischer Inhaltsstoff einer Zahnpasta in riesigen Mengen nach der europäischen Chemikalienrichtline (REACH) industriell hergestellt wird: dann verlangt das Gesetz Tests zur Arbeitssicherheit (z. B. Giftigkeit beim Einatmen im Werk). Auch die biologische Forschung an lebenden Organismen ist mit Tierversuchen möglich. Und da nehmen sie dann ggfs. Ratten oder Mäuse.

Quellen:
https://www.accessdata.fda.gov/scripts/cder/omuf/index.cfm?event=datareqDetail&utm_medium=email&utm_source=govdelivery
Featherstone JD, Stookey GK, Kaminski MA, Faller RV. Recommendation for a non-animal alternative to rat caries testing. Am J Dent. 2011 Oct;24(5):289-94. PMID: 22165456. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/22165456/
Stookey GK, Featherstone JD, Rapozo-Hilo M, Schemehorn BR, Williams RA, Baker RA, Barker ML, Kaminski MA, McQueen CM, Amburgey JS, Casey K, Faller RV. The Featherstone laboratory pH cycling model: a prospective, multi-site validation exercise. Am J Dent. 2011 Oct;24(5):322-8. PMID: 22165462.