Post on 10-Jun-2018
Regionale Dentinhaftung von
Kompositrestaurationen mit unterschiedlichen
Polymerisationskonzepten
der Medizinischen Fakultät
der
Friedrich-Alexander-Universität
Erlangen-Nürnberg
zur
Erlangung des Doktorgrades Dr. med. dent.
vorgelegt von
Carmen Piltz
aus Gütersloh
Als Disseration genehmigt
von der Medizinischen Fakultät der
Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
Tag der mündlichen Prüfung: 21.11.2013
Vorsitzender des Promtionsorgans: Prof. Dr. Dr. h.c. J. Schüttler
Gutachter: Prof. Dr. R. Frankenberger
Prof. Dr. A. Petschelt
Inhaltsverzeichnis:
1. Zusammenfassung / Summary 6
1.1 Zusammenfassung 6
1.1.1 Hintergrund und Ziele 6
1.1.2 Material und Methode 6
1.1.3 Ergebnisse 6
1.1.4 Schlussfolgerungen 7
1.2 Summary 8
1.2.1 Objective 8
1.2.2 Material and methods 8
1.2.3 Results 8
1.2.4 Conclusion 8
2. Einleitung 10
3. Literaturübersicht 12
3.1 Adhäsivtechnik 12
3.1.1 Adhäsion 12
3.1.2 Aufbau und Strukturmerkmale des Dentins 12
3.1.3 Schmierschicht 13
3.1.4 Dentinhaftung 14
3.1.5 Bestandteile der Adhäsivsysteme 17
3.1.6 Einteilung der Adhäsivsysteme 18
3.1.6.1 Adhäsivsysteme mit selektiver Schmelzätzung 18
3.1.6.2 Etch-and-rinse-Adhäsive 19
3.1.6.3 Self-Etch-Adhäsive 21
3.2 Komposite 22
3.2.1 Organische Matrix 22
3.2.2 Anorganische Füllkörper 23
3.2.3 Verbundphase 24
3.2.4 Polymerisation 25
3.2.5 Weiterentwicklung moderner Komposite 26
3.2.6 Silorane 26
4. Problemstellung 28
5. Material und Methode 29
5.1 Präparation der Testzähne 29
5.2 Verwendete Materialien 30
5.2.1 Adhäsivsysteme 30
5.2.2 Komposite 32
5.3 Gruppeneinteilung 33
5.3.1 Testgruppe 1: Filtek™ Silorane ohne H3PO4 33
5.3.2 Testgruppe 2: Xeno® V 34
5.3.3 Testgruppe 3: Filtek™ Silorane mit H3PO4 34
5.3.4 Testgruppe 4: Syntac® 35
5.3.5 Testgruppe 5: AdheSE® One F VivaPen® 35
5.3.6 Testgruppe 6: Saremco 36
5.3.7 Testgruppe 7: FL Bond II 36
5.3.8 Testgruppe 8: Syntac® mit Filtek™ Silorane 37
5.4 Thermocycling 37
5.5 Sägen der Teststäbchen 38
5.6 Bestimmung der Dentinhaftung nach dem Microtensile-Verfahren 38
5.7 Statistische Auswertung 39
6. Ergebnisse 40
6.1 Dentinhaftwerte der Testgruppen mit Methacrylat-basiertem
Komposit 40
6.2 Dentinhaftwerte der Testgruppen mit Silorane 40
6.3 Gesamtübersicht zur Messwertverteilung 41
7. Diskussion 43
7.1 Diskussion der Methode 43
7.1.1 Probenherstellung 43
7.1.2 Testverfahren 45
7.1.2.1 Funktionale Kavitätentests 45
7.1.2.2 Trennverfahren 46
7.2 Diskussion der Ergebnisse 48
8. Schlussfolgerung 52
9. Literaturverzeichnis 53
10. Abkürzungsverzeichnis 63
11. Danksagung 64
6 1. Zusammenfassung
1.1 Zusammenfassung
1.1.1 Hintergrund und Ziele
Die Polymerisationsschrumpfung Methacrylat-basierter Komposite stellt bis zum
heutigen Zeitpunkt ein bisher noch ungelöstes Problem in der modernen
Zahnheilkunde dar. Insuffiziente Dentinhaftwerte mit konsekutiven postoperativen
Hypersensitivitäten treiben die Dentalfirmen zur Perfektionierung dieses gefragten
Füllungsmaterials an. Eine neue Kunststoffklasse (Silorane) mit der Strategie
ringöffnender Monomerstrukturen während des Lichthärtens propagiert eine
Minimierung der Volumenkontraktion auf unter 1 Vol%. Die Forderungen nach einem
randdichten und langlebigen Dentin-Komposit-Haftverbund könnte mit Hilfe dieser
platzgewinnenden Strategie sowie eines präzise darauf abgestimmten Adhäsivs
deutlich verbessert werden.
Daher soll in der vorliegenden Arbeit untersucht werden, welchen Einfluss der
modifizierte Polymerisationsablauf der innovativen Komposite im Vergleich zu dem der
herkömmlichen Kunststoffe auf die regionale Dentinhaftung ausübt.
1.1.2 Material und Methode
In 128 kariesfreie, extrahierte, menschliche Molaren wurden standardisierte Klasse-II-
Kavitäten präpariert. Anschließend erfolgte eine randomisierte Aufteilung der
Testzähne in 8 Hauptgruppen mit je 16 Zähnen, wobei jede Untersuchungsgruppe mit
den entsprechenden, zu testenden Materialien restauriert wurde. Jeweils 8 Zähne einer
Gruppe wurden zur Simulation der Temperaturschwankungen im Mundmilieu
zusätzlich 5000 Zyklen einer thermischen Wechsellast ausgesetzt. Nach Fertigstellung
der Probenkörper in Form von Teststäbchen wurden diese für 24 Stunden in einem
Wärmeschrank zwischengelagert. Zur Ermittlung der Dentinhaftkraft wurden sie einem
Mikrotensilezugversuch unterworfen.
1.1.3 Ergebnisse
Das neuartige Komposit Silorane konnte in Kombination mit dem speziell dafür
konzipierten Adhäsivsystem (Silorane System Adhäsiv) durchaus überzeugen. Unter
Anwendung der Etch-and-rinse-Technik lieferte es die höchsten Haftkraftwerte der
gesamten Testreihe. Im starken Kontrast dazu erreichte der ringöffnende Kunststoff in
Verbindung mit einem herkömmlichen, praxisbewährten Adhäsiv die schlechtesten
Ergebnisse. Die Werte der traditionellen Methacrylat-basierten Komposite variierten je
7 nach verwendeter Adhäsionsstrategie und vertreten in der Gesamtübersicht das breite
Mittelfeld.
1.1.4 Schlussfolgerungen
Unter Anwendung eines geeigneten Adhäsivsystems liefern sowohl das neuartige
Komposit FiltekTM Silorane sowie auch die herkömmlichen Methacrylat-basierten
Kunststoffe zufriedenstellende Dentinhaftwerte. Die Idee der Firma 3M ESPE, eine
Klasse mit ringöffnenden Monomeren zu entwickeln und dadurch die
Polymerisationsschrumpfung zu minimieren, zeigt einen erfolgversprechenden und
zukunftsweisenden Trend in der modernen Zahnheilkunde.
8 1.2 Summary
1.2.1 Objective
The polymerization shrinkage of methacrylate-based composites is up to now an
unsolved problem of the modern dentistry. Insufficient dentin bond strengths and ,
consequently, post-operative sensitivity activates dental companies to perfect this
popluar filling material. A new type of composite (Silorane) with a ring opening
monomer structure during light curing pushes reduction of the polymerization shrinkage
to lower than 1 %. The demand for a hermetic and durable dentine-composite interface
could be improved by this space gaining strategy and by a perfectly matching
adhesive.
So this present study evaluates the influence of the modified polymerization process of
the innovative composites compared to those of formal composites on the regional
dentine-bond-strength.
1.2.2 Material and methods
128 carious-free, extracted human molars were treated with standarized class-II-
cavities. After randomization of the teeth into 8 main groups with each of them
containing 16 teeth, they were restored with the test material. To simulate the
physiological alternating temperature 8 teeth of every group were subjected to 5000
cycles of thermomechanical loading. Disks were sectioned and were stored in an
incubator for 24 hours. To evaluate the dentine-bond-strengths they were subjected to
microtensile bond strength test.
1.2.3 Results
The new composite Silorane in combination with its compatible adhesive system
(Silorane System Adhäsiv) convinced. By using etch and rinse technique it achieved
the best results among all tested composites. On the other side in combination with a
proven formal adhesive the ring opening composite brought the worst results.
According to the bonding mechanism the microtensile bond strengths of the traditional
methacrylat based composites showed various results and occupy a middle.
1.2.4 Conclusion
All in all, the new composite FiltekTM Silorane as well as the formal methacrylat based
resins contribute satisfying values, under the precondition that a suitable adhesive
system is used. The novel technology of 3M ESPE with its ring opening monomer
9 system and ,consequently, reduced polymerization shrinkage shows a promising and
forward-looking trend of the modern dentistry.
10 2. Einleitung
Der Wunsch des Patienten nach mehr Ästhetik im Rahmen von Zahnrestaurationen hat
die Weiterentwicklung und Forschung auf dem Dentalmarkt deutlich beeinflusst [26, 35,
93]. Um das menschliche Gebiss möglichst naturgetreu nachbilden zu können, wurden
neue Füllungswerkstoffe konzipiert, alte ausrangiert oder verbessert [48]. Das ist der
Grund für den revolutionären Wandel, der im Bereich der zahnärztlichen
Füllungstherapie im Laufe der letzten 20 Jahre zu beobachten ist. Während in den
vorhergehenden Jahrzehnten Amalgam den Weg der direkten Versorgungsmöglichkeit
dominierte, legte Bowen mit seiner Pionierarbeit im Jahr 1962 den Grundstein für die
Entwicklung der Komposite [60]. Heutzutage routinemäßig im Front- und
Seitenzahnbereich eingesetzt, erlangten die Kunststofffüllungen erst nach der
Perfektionierung von Materialeigenschaften und werkstoffkundlichen Parametern ihre
Praxisreife [43]. Angeboten in verschiedenen Farbnuancen sowie Transluzenzstufen,
passen sie sich dem natürlichen Zahn individuell an [23]. Mit Hilfe speziell entwickelter
Füllkörper, die das Licht ähnlich wie die echten, menschlichen Zähne streuen, werden
sie der Forderung nach höchster Ästhetik gerecht und sind für den Laien von der
natürlichen Zahnsubstanz kaum noch zu unterscheiden.
Die Entdeckung der Schmelz-Ätz-Technik durch Buonocore (1955) war ein wichtiges
Bindeglied zur Etablierung dieses neuartigen, konservierenden Füllungsmaterials, da
es hierdurch erstmals möglich wurde, Kunststofffüllungen adhäsiv am Zahn zu
befestigen [12,13]. Nach Säurekonditionierung und Vorbehandlung der Kavität mit
Adhäsiven ist es gelungen, das Komposit über den klebenden Verbund langlebig mit
dem Zahn zu verbinden. Diese neue, mikroretentive Verankerungsweise erlaubt schon
bei der Präparation von Primärläsionen äußerste Substanzschonung und ein
minimalinvasives, defektbezogenes Vorgehen und steht damit im deutlichen Kontrast
zur makromechanischen Füllungsretention gemäß Black [93]. Eingeteilt nach
Wirkmechanismus sowie Anzahl der einzelnen Arbeitsschritte, unterscheidet man
heute Adhäsivklassen mit selektiver Schmelzätzung, Etch-and-Rinse-Adhäsive und
Self-Etch-Adhäsive [18]. Verglichen mit dem Schmelz, ist es dabei durchaus
schwieriger das hydrophile Dentin in einen dauerhaft randdichten Klebeverbund mit
dem hydrophoben Kunststoff zu bringen [68]. Eine optimale Dentinhaftung muss
jedoch als Grundvoraussetzung für die erfolgreiche und wirtschaftlich günstige
Zahnversorgung gewährleistet sein [27].
Ein bisher noch ungelöster Schwachpunkt im Rahmen der Kompositfüllungstherapie
liegt vor allem in der Polymerisationsschrumpfung der Kunststoffe beim Aushärten und
der damit verbundenen, reduzierten Dentinhaftung [81]. Trotz intensiver Forschung auf
11 dem Gebiet der Komposittechnologie, ist es der Wissenschaft noch nicht gelungen, ein
fehlerfreies Material zu erstellen. Daher fordern Zahnärzte nach einem Kunststoff,
dessen Volumenverlust beim Polymerisieren gegen Null tendiert bzw. möglichst
geringfügig ist und so einer insuffizienten Retention am Dentin vorbeugt [93]. Vor
diesem Hintergrund soll in dieser Doktorarbeit der Einfluss von Kompositen mit zwei
unterschiedlichen Polymerisationskonzepten auf die Dentinhaftung untersucht werden.
12 3. Literaturübersicht
3.1 Adhäsivtechnik
3.1.1 Adhäsion
Nach Frankenberger versteht man unter Adhäsion das „Haften unterschiedlicher
Substanzen“ im engen Kontakt, wobei die aufnehmende Fläche als Adhärens und die
bedeckende Seite als Adhäsiv bezeichnet wird. Optimalerweise sollte sich das
Adhärens dabei durch eine, dem Adhäsiv gegenüber, hohe Oberflächenspannung
sowie durch eine raue Oberfläche zur besseren mikromechanischen Retention
auszeichnen. Bezogen auf den klinischen Einsatz von Kompositfüllungen stellt die
Adhäsivtechnik eine unabdingbare Vorrausetzung für deren Befestigung dar [28]. Ohne
eine klebende Verbindung mit der Zahnhartsubstanz würde sich der Kunststoff im Zuge
der Polymerisationsschrumpfung von der Kavitätenwand ablösen und damit zur
Randspaltbildung führen [27, 35, 92]. Ebenso müssen Kompositeigenschaften wie der
zur Zahnhartsubstanz unterschiedliche thermische Ausdehnungskoeffizient
kompensiert werden, um spätere Sekundärkaries zu vermeiden [26, 93].
Jegliche Formen der adhäsiven Klebeverbindungen von Kompositen am Zahn liegen
der Erfindung der Schmelz-Ätz-Technik nach Buonocore aus dem Jahre 1955
zugrunde und setzen die Kenntnis über den strukturellen Aufbau der
Zahnhartsubstanzen voraus [13].
3.1.2 Aufbau und Strukturmerkmale des Dentins
Das Dentin, auch Zahnbein (lat. substantia eburnea) genannt, bildet die Hauptmasse
des menschlichen Zahns. Es umgibt die Pulpa in einer morphologischen
Dreischichtung (Prädentin, zirkumpulpales Dentin und Manteldentin). Im Bereich der
Zahnkrone wird es vom Schmelz, im Bereich der Wurzel vom Zement bedeckt [37]. Die
chemische Zusammensetzung ergibt sich zu 45 Vol% aus anorganischem Material, zu
30 Vol% aus organischem Material und zu 25 Vol% aus Wasser und ist daher dem
Knochen verwandt [14]. Die anorganischen Hauptelemente werden durch die
Mineralien Kalzium und Phosphat repräsentiert, die sich zu Hydroxylapatiten
zusammenlagern und dem Dentin eine gewisse Härte (Vickers-Härte von 82,5 kp/mm²)
verleihen. Eingebettet sind diese Kristalle in die Organik, die zu 92% aus Kollagen, vor
allem Typ I, und zu 8% aus nicht kollagener Grundsubstanz besteht [32, 50].
Die Bildung des Dentins geht von den Odontoblasten aus, zeitlebens aktiven Zellen,
die an der äußeren Pulpaschicht angrenzend am Dentin liegen und deren Fortsätze
13 sich nach zentrifugal erstrecken [66]. Daher zeigt das Dentin eine charakteristische
tubuläre Struktur, die von Van Leeuwenhoek im Jahre 1678 erstmalig entdeckt wurde
[64]. Die Dentintubuli verlaufen radiär ausgehend von der Pulpa bis hin zur Schmelz-
Dentin-Grenze bzw. Zement-Dentin-Grenze und enthalten neben den
Odontoblastenfortsätzen (Tomes-Fasern) Kollagen, Dentinliquor sowie Nervenfasern.
Bei Betrachtung der Dentinkanälchen unter dem Elektronenmikroskop lassen sich
deren unregelmäßig geformte Wände sowie zahlreiche Seitenäste und Anastomosen
zu den benachbarten Tubuli erkennen. Aufgrund eines Konzentrationsprozesses der
Odontoblasten bei der Dentinbildung steigt der Flächenanteil der Tubuli von peripher in
Schmelznähe mit 20.000 pro mm² nach zentral Richtung Zahnnerv auf 45.000 pro mm²
an. Durch die kontinuierliche Zahnhartsubstanzbildung und peritubuläre Mineralisation
misst der Durchmesser der Kanälchen im Bereich des Schmelzes 0,9 µm, in
Pulpanähe jedoch 2,5 µm [33]. Daraus ergibt sich eine proportionale Zunahme des
Durchmessers sowie der Anzahl dieser Tubuli in Richtung Zahnnerv [63, 66].
Ausgehend von den Kanälchen ist eine Unterteilung des Dentins in intertubuläres
Dentin, welches zwischen den Kanälen liegt, und peritubuläres Dentin, das die
Kanalwände direkt umgibt, möglich [50]. Letzteres zeichnet sich durch einen höheren
Mineralisationsgrad und eine geringere Säureresistenz aus [50, 66]. Während das
peritubuläre Dentin zu 90% aus Apatitkristallen aufgebaut ist, befinden sich Kristalle
und Kollagenfasern im intertubulären Dentin in einem Gleichgewicht (50% : 50%). Der
höhere Faseranteil im intertubulären Bereich schützt den Mineralanteil dieser
Dentinregion eher vor Säureangriffen.
Die Tomes-Fasern schwimmen innerhalb der Dentinkanälchen im Dentinliquor, eine in
der Pulpa produzierte, extrazelluläre Gewebsflüssigkeit mit einem nach
auswärtsgerichteten Fluss, der aus dem physiologischen, positiven Pulpadruck von ca.
30 mmHg resultiert [66]. Durch die Eröffnung der Tubuli beim mechanischen
Bearbeiten von vitalem Dentin kommt es folglich zu einem Ausfluss des Liquors, der
eine hydrophile Dentinoberfläche entstehen lässt. Auf diesem Phänomen basiert die
Problematik, einen hydrophoben Kunststoff im Zuge der Adhäsivtechnik an dieser
Zahnhartsubstanz dauerhaft zu befestigen.
3.1.3 Schmierschicht
Nach der Präparation des Dentins mit rotierenden oder Handinstrumenten bildet sich
die so genannte smear layer, eine 1-5 µm dicke Schicht, zusammengesetzt aus einer
inhomogenen Mischung von Dentinresten, Bakterien, Zelltrümmern und Wasser [63,
96]. Während sie einerseits oberflächlich das bearbeitete Dentin bedeckt, wird
14 andererseits ein Teil des Debris der Schmierschicht in eröffnete Dentintubuli gepresst.
Die daraus resultierenden smear plugs erstrecken sich mit unterschiedlicher Tiefe in
die Dentinkanälchen und reduzieren die Dentinpermeabilität [65]. Weder durch
Abspülen mit Wasser noch mechanisch mit Hilfe eines Wattepallets entfernbar, stellt
sie eine Art „biologische Barriere“ dar, die den Zahnnerv vor externen Reizen schützen
soll, jedoch sich im Laufe der Zeit aufgrund hydrolytischer Prozesse zersetzt [61, 93].
Für die Anwendung der Adhäsivtechnik kristallisieren sich in diesem Zusammenhang
folgende Aspekte als problematisch heraus: Zum einen verringern die organischen
Inhaltsstoffe der smear layer die Oberflächenenergie des Dentins so, dass daraus eine
ungenügende Benetzung des kompakten Dentins mit den Bondingsystemen resultiert
[35]. Desweiteren reicht die Haftung der Schmierschicht am strukturierten Dentin selbst
nicht aus, um eine suffiziente Adhäsion von Kompositen mit der smear layer als
„Zwischenglied“ zu erhalten.
3.1.4 Dentinhaftung
Um eine suffiziente Dentinhaftung zu garantieren und damit die Bedingung für eine
erfolgreiche, konservierende Restauration zu schaffen, werden Zahnärzte bei der
Anwendung der Adhäsivtechnik vor diverse Herausforderungen gestellt [27, 73].
Zur Bewältigung der ersten Hürde, nämlich der Umgang mit der Schmierschicht,
wurden bereits in der Vergangenheit verschiedene Herangehensweisen getestet [93].
Anfangs versuchte man das Komposit über eine primär chemische Verankerung an die
erhaltene Schmierschicht zu koppeln. Dafür verwendete man Adhäsive mit
funktionellen Gruppen, die mit den Kalziumionen des Zahnbeins Chelatkomplexe
bildeten. Mit Haftwerten von 6 bis 13 MPa lieferte dieser Ansatz jedoch keine
zufriedenstellenden Ergebnisse [34]. Nachdem die smear layer als Verursacher für die
schlechten Werte detektiert wurde, realisierte man neue Konzepte unter
Berücksichtigung dieser Schwachstelle. Ein Lösungsweg liegt in der kompletten
Entfernung der Schmierschicht durch Konditionieren des Dentins mit Säuren vor dem
eigentlichen Klebevorgang [93]. Bei dieser sogenannten „Etch-and-Rinse-Technik“ wird
eine 35-40% Orthophosphorsäure in die Kavität appliziert und nach einer Einwirkzeit
von maximal 15-20 Sekunden mittels Luft-Wasser-Gemisch abgespült. Dabei wird das
Dentin sowohl peri- als auch intertubulär demineralisiert und die herausgelösten
Hydroxylapatite werden zusammen mit der Schmierschicht beseitigt [35]. Zurück bleibt
ein freigelegtes Kollagennetzwerk sowie von smear plugs befreite Dentintubuli, die
anschließend eine gute Infiltration des Adhäsivs erlauben. Die andere Strategie,
15 verwirklicht bei den Self-Etch-Systemen, setzt auf eine Modifikation der Schmierschicht
im Rahmen der Kavitätenvorbereitung. Durch die Anwendung eines selbstätzenden
Primers (Condi-Primer), der eine milde Säure enthält, wird das Dentin oberflächlich
dekalzifiziert und die smear layer aufgelöst. Weil dieser nach 30 Sekunden lediglich
verblasen wird, liegt der wesentliche Unterschied, im Vergleich zur Etch-and-Rinse-
Technik, darin, dass die Schmierschicht nicht aus dem System eliminiert, sondern in
den Klebeverbund integriert wird [7, 83, 93]. Die Dentinhaftwerte beider Methoden
konnten überzeugen. Die klinische Schlussfolgerung dieser Erkenntnis setzt als
Konsequenz eine Entfernung bzw. Vorbehandlung der Schmierschicht im Rahmen der
adhäsiven Verankerung von Kunststofffüllungen voraus.
Zur Kontrolle einer ausreichenden Ätzung, muss die Kavität nach der Konditionierung
so lange getrocknet werden, bis das milchig, opake Ätzmuster sichtbar wird [30].
Dieser Trocknungsvorgang birgt jedoch eine weitere Gefahr für den Erfolg der Dentin-
Komposit-Klebeverbindung: Durch den Entzug der Feuchtigkeit, welche die
interfibrillären Mikrohohlräume bis zur Primerapplikation offenhält, bricht das freigelegte
Kollagennetzwerk zusammen und erschwert somit eine nachfolgende Primerinfiltration
zwischen die einzelnen Fasern [57]. Aus dieser Problematik heraus wurde der Begriff
des „wet bonding“ entwickelt, denn eine feuchte Dentinoberfläche ist
Grundvoraussetzung für die Eliminierung der oben dargestellten Aspekte und damit für
die Funktionalität der Dentinbondingsysteme [85]. Besonders die Einflaschenadhäsive
mit Aceton als Lösungsmittel sind auf eine feuchte Dentinoberfläche angewiesen. Um
dieser Anforderung nach dem Trocknungsvorgang gerecht zu werden, ist ein
Wiedernassmachen, im Fachjargon „re-wetting“, des Dentins mit einer angefeuchteten
Microbrush obligat [35, 69, 88]. Wird dies missachtet, besteht der einzige Haftverbund
zwischen dem Dentin und dem nachfolgendem Komposit in einer rein tubulären
Penetration. Durch die unvollständige Infiltration des Primers zwischen die kollabierten
Fasern resultieren nanoskopische, nicht ausgefüllte Hohlräume, die in der Fachliteratur
als Nanoleakage beschrieben werden und für das vermehrte Auftreten postoperativer
Hypersensitivitäten verantwortlich sind [79]. Alle auf dem Markt vorhandenen
Mehrflaschenadhäsive enthalten im Gegensatz dazu in den nachfolgend
anzuwendenden Präparaten genügend Wasser (bis zu 50%), um das Kollagen
wiederaufzurichten, so dass die Technik des re-wettings bei den wasser- und wasser- /
alkoholbasierten Primern entfällt.
Als weiterer, limitierender Faktor, der eine Haftung von Kompositen am Zahnbein
erschwert, muss der Antagonismus zwischen der hydrophilen Dentinoberfläche
einerseits und dem zu applizierenden, hydrophoben Kunststoff andererseits angeführt
werden. Aufgrund seiner chemischen und strukturellen Zusammensetzung (intrinsische
16 Feuchtigkeit, hoher Anteil an Organik und smear layer) erweist sich das Dentin,
verglichen mit dem Schmelz, als komplizierter Haftpartner [26, 35, 68]. Gerade nach
dem Säurekonditionierungsschritt, der einen vermehrten Ausfluss von Dentinliquor
impliziert, wird dieser Kontrast nochmals verstärkt [67]. Aus diesem Grund ist es
erforderlich, das Zahnbein mittels amphiphiler Moleküle im Primer zu hydrophobisieren
und damit für die Aufnahme des Kunststoffs kompatibel zu machen [68]. Aufgebaut aus
einem hydrophilen Anteil, welcher eine Verbindung zum Dentin herstellt, sowie einem
hydrophoben, polymerisierbaren Ende, welches im Folgenden mit dem Bonding Agent
fusioniert, gelingt diesen Molekülen der Brückenschlag zwischen den
„gegensätzlichen“ Haftkomponenten [88].
Dabei ist das im Primer enthaltene Lösungsmittel (Wasser, Alkohol oder Aceton) dafür
zuständig, dass die amphiphilen Moleküle ihr Wirkungsziel, den Kollagenschwamm
sowie die Eingänge der Dentintubuli, erreichen [88]. Genau dieser primär positive
Aspekt birgt jedoch die Tücke, dass, im Fall von H2O-basierten Adhäsiven, das Wasser
anschließend wieder aus dem System entfernt werden muss, um eine Vermischung mit
dem sich anschließenden hydrophoben Bonding Agent zu verhindern. Daher ist ein
aktives Verblasen dieser Adhäsive zwingend erforderlich [28, 30]. Im Gegensatz dazu
zeigen sich acetonbasierte Primer weniger techniksensitiv: Weil das Aceton die
positive Eigenschaft besitzt das zugefügte Wasser wieder aus dem Kollagennetzwerk
zu verdrängen und durch seine hohe Flüchtigkeit anschließend mit diesem verdunstet,
wird dem System die Hydrophilie genommen und dem Komposit automatisch der
gewünschte, hydrophobe Partner bereitgestellt [69, 88].
Der letzte Behandlungsschritt vor dem Einbringen des ersten Füllungsinkrements
umfasst das Auftragen eines dünnflüssigen, ungefüllten Bonding Agents. Unter
Berücksichtigung aller dargestellten Aspekte kann dieser Haftvermittler die
demineralisierte und mit Adhäsiven imprägnierte Dentinoberfläche gut infiltrieren. Der
anschließend lichtgehärtete Komplex aus freigelegtem Kollagen und ungefülltem Bond
wird als Hybridschicht bezeichnet und gewährleistet neben der mikromechanischen
Verankerung des Kunststoffs an der Zahnhartsubstanz eine dichte Versiegelung der
Dentinwunde [26, 36, 55, 56]. Diese Hybridschicht ist somit das wesentliche Kriterium
für den Erfolg einer suffizienten Dentin-Komposit-Klebeverbindung [54, 94].
In diesem Zusammenhang lässt sich bei der Etch-and-rinse-Technik noch eine
Besonderheit finden: Im Zuge der Konditionierung des Dentins mit H3PO4 kommt es
zur Freilegung der Tubuli, die es ermöglicht, dass das Bond auch in die eröffneten
Kanälchen einfließt. Nach dem Aushärtungsvorgang bilden sich daher neben der
17 Hybridschicht außerdem noch intratubuläre Kunststoffzapfen, so genannte „tags“, die
eine stärkere „Verzahnung“ zwischen Komposit und Dentin ermöglichen [11, 68].
3.1.5 Bestandteile der Adhäsivsysteme
I. Konditionierer/ Etchant: Säuren wie Phosphorsäure (10-40%), Zitronensäure
(10%), Salpetersäure (4%), Maleinsäure (2-4%) sowie auch Komplexbildner
wie EDTA (5-16%) demineralisieren die Zahnhartsubstanzen und schaffen
durch diese Oberflächenvergrößerung Mikroretentionen. Je nach
verwendetem System sind sie in der Lage die Schmierschicht zu modifizieren
bzw. komplett aufzulösen [37, 92].
II. Primer: Mit Hilfe amphiphiler Moleküle, wie Hydroxyethylmetacrylat (HEMA)
oder Triethylenglycol-dimetacrylat (TEGDMA) fungiert er zur Überbrückung
des Übergangs vom hydrophilen Dentin zum hydrophoben Kunststoff und
stellt ein Imprägnierungsmittel für das vorbehandelte Dentin dar. Als
Lösungsmittel dienen Wasser, Alkohol oder Aceton. Zusätzliche
Fixierungsmittel wie Gutaraldehyd unterstützen und stabilisieren das
freigelegte Kollagengeflecht [88, 92]. Weiterhin erreicht der Primer durch
Flüssigkeitsverdrängung und Erhöhung der Oberflächenspannung des
Dentins eine verbesserte Benetzbarkeit für nachfolgende Substanzen.
III. Bonding Agent/ Adhesive: Beim diesem Präparat handelt es sich um ein
hydrophobes, ungefülltes, dünnflüssiges Dimethacrylat, wie Bis-GMA
(Bisphenol-A-Diglycidyl-Methacrylat) oder UDMA (Urethandimethacrylat), mit
Zusatzstoffen wie TEGDMA (Triethylenglykoldimethacrylat) zur Reduktion
der Viskosität, HEMA für eine optimale Benetzbarkeit und Initiatoren. Nach
Lichtpolymerisation verleiht es dem System die nötige mechanische
Stabilität, um den Polymerisationsschrumpfungskräften des Kunststoffs
Widerstand leisten zu können [92, 94].
Mögliche Kombinationsformen:
I. + II. Selbstkonditionierende Primer/ Condi-Primer: Diese Primer enthalten
zusätzlich eine milde Säure z.B. 1-4% Maleinsäure, Glutarsäure, Dicarbonsäure
oder anorganische Säuren und bewerkstelligen dementsprechend neben den
genannten Primerfunktionen außerdem die Auflösung der Schmierschicht und
die Demineralisationsaufgabe.
18
I. + II. + III. Selbstkonditionierende, selbstprimende Adhäsive: Umfassen eine
Kombination aus den 3 oben beschriebenen Einzelkomponenten.
3.1.6 Einteilung der Adhäsivsysteme
Früher wurden Dentinbondingsysteme in sogenannte „Generationen“ eingeteilt, sodass
mit jeder neuen Entwicklungsstufe auch eine neue Generation entstand. Heute
erscheint es jedoch sinnvoller, eine Strukturierung nach deren Wirkmechanismus und
Anzahl der einzelnen Arbeitsschritte vorzunehmen, da der Dentalmarkt zunehmend
nach Systemen mit möglichst wenig Verarbeitungsstufen und einfachem Handling
verlangt [18, 30, 93, 94].
Die Bondingsysteme der ehemals 1. und 2. Generation sind klinisch zu
vernachlässigen, weil deren Zielobjekt, die smear layer, zwar gut infiltriert wurde,
jedoch, wie bereits oben beschrieben, eine unzureichende Haftung am Dentin aufweist
[93].
3.1.6.1 Adhäsivsysteme mit selektiver Schmelzätzung
Grundprinzip dieser Gruppe, die der früheren 3. Generation entspricht, ist das alleinige
Anätzen des Schmelzes mit 30-40% Phosphorsäure. Das Dentin wird im ersten
Arbeitsschritt von dieser Konditionierung ausgenommen, da man Ende der 80er Jahre
noch eine negative Auswirkung der Phosphorsäure auf die Pulpa vermutete [11, 29,
31, 35]. Um jedoch auch das angeschliffene Dentin minimal zu demineralisieren sowie
die Schmierschicht aufzulösen, finden in dieser Generation erstmals die
selbstkonditionierenden Primer ihre Anwendung [93]. Sie lösen die anorganischen
Bestandteile oberflächlich aus dem Dentin und legen das Kollagennetzwerk des
intertubulären Dentins frei. Nach einer Einwirkzeit von ca. 30 Sekunden wird der Condi-
Primer verblasen, um das Lösungsmittel wieder aus dem System zu entfernen [28].
Dabei repräzipitiert ein Teil der Schmierschicht. Im nächsten Arbeitsschritt erfolgt die
Imprägnierung der dekalzifizierten Kavität mittels amphiphiler Moleküle. Auf diese
Weise hydrophobisiert, ist das Dentin für die Aufnahme des Kunststoffs präpariert.
Komplettiert wird das System der 3. Entwicklungsstufe durch das niedrig visköse
Bonding Agent sowie anschließende Lichtpolymerisation.
Im Zuge der hier verwendeten Arbeitstechnik wird die aufgelöste smear layer
zusammen mit den herausgelösten, anorganischen Hydroxylapatiten wieder mit in den
Klebeverbund eingegliedert [83]. Die Ausbildung der Hybridschicht ist dabei die
19 grundlegende Neuerung gegenüber den Präparaten der ersten beiden
Entwicklungsstufen und somit das „Erfolgsrezept“ der selective-etch-Adhäsive.
Einerseits ist die Hybridschicht das Bindeglied für das zu applizierende Komposit am
Zahn, andererseits kompensiert sie als elastische „Pufferschicht“ deren
Polymerisationsschrumpfung.
Nach der Anzahl der einzelnen Arbeitsschritte lässt sich die ehemalige 3. Generation
gemäß der aktuellen Nomenklatur in zwei Untergruppen einteilen:
1. Die 4-Schritt-Selective-Etch-Systeme wie z.B. Syntac Classic (Ivoclar Vivadent;
Ellwangen, D), bei denen der klinische Ablauf, wie oben beschrieben, mit Hilfe
einer Säure für den Schmelz sowie 3 Fläschchen (Primer 1, Primer 2, Bond)
durchgeführt wird.
2. Die 3-Schritt-Selective-Etch-Systeme wie z.B. A.R.T. Bond (Coltène Whaledent;
Altstätten, CH), die sich von ersteren nur durch die Mischung von Primer 1 und
2 vor deren gemeinsamer Applikation unterscheiden und auf diese Weise einen
Arbeitsschritt einsparen.
Obwohl die Adhäsivsysteme mit selektiver Schmelzätzung gute Haftwerte erzielen, darf
nicht außer Acht gelassen werden, dass es insbesondere im Bereich der
minimalinvasiven Füllungstherapie bezüglich des Handlings problematisch ist, dieses
Konzept in die Praxis umzusetzen. Aufgrund von extrem feinen Schmelzschichtdicken
wird das Dentin häufig unbeabsichtigt von Phosphorsäure mit benetzt [28]. Diese
Tatsache sprach für Einführung des simultanen Ätzens von Schmelz und Dentin in
einem Arbeitsschritt, welches in der darauffolgenden 4. Generationsstufe verwirklicht
wurde [35, 92].
3.1.6.2 Etch-and-rinse-Adhäsive (Total-Ätz-Technik)
Im Rahmen dieser ehemals 4. Generation kommt es im ersten Behandlungsschritt zu
der kompletten Entfernung der Schmierschicht durch die Konditionierung der beiden
präparierten Zahnhartsubstanzen, Schmelz und Dentin, mit Phosphorsäure. Dieses
simultane Ätzen erfolgt im Idealfall mit einer 30-40% Orthophosphorsäure in Form
eines Gels, welches von Peripher (Zahnschmelz) nach Zentral (Dentin) appliziert wird
[70]. Der Hintergrund dieses Ablaufs erklärt sich aus einem verschlechterten
Haftverbund sowie der Gefahr einer insuffizient versiegelten Dentinwunde bei
Überätzung des Dentins [90]. Daher sollte zuerst der Schmelz mit einer optimalen
Einwirkzeit von 30 Sekunden und anschließend das Dentin kürzer, also für maximal
15-20 Sekunden, mit der Säure konditioniert werden [30]. Im Anschluss wird die
20 Phosphorsäure mit einem Luft-Wasser-Spray komplett aus der Kavität beseitigt,
wodurch, im Gegensatz zum selektiven Verfahren, auch die Schmierschicht und die
gelösten, anorganischen Hydroxylapatite aus dem System eliminiert werden. Das
Ergebnis dieses Konditionierungsweges stellt ein bis zu 5 µm demineralisiertes,
intertubuläres Dentin sowie von smear plugs befreite, eröffnete Dentintubuli dar [11].
Entsprechend dem Ablauf bei Adhäsiven mit der selektiven Schmelzätzung folgt auch
in der 4. Generation die Primer- sowie anschließende Bondapplikation, wodurch die
Einteilung in 4 bzw. 3 Schritt-Verfahren mit identischen Produktbeispielen ebenfalls bei
der Total-Etch-Technik Anwendung findet [29]. Der Primer mit seiner amphiphilen
Komponente dient hier aber lediglich zur Verknüpfung zwischen den hydrophilen und
hydrophoben Haftpartnern, die Demineralisationsaufgabe entfällt. Auch bei dieser
Entwicklungsstufe resultiert als Interaktionsmuster die bereits oben erwähnte
Hybridschicht, jedoch mit einem zusätzlichen Charakteristikum, nämlich die Ausbildung
der intratubulären Kunststoffzapfen (tags). Wie Frankenberger in seiner Adhäsiv-Fibel
darlegt, erreicht man unter korrekter Anwendung der Adhäsivsysteme nach dem Etch-
and-Rinse-Verfahren die maximalsten Haftwerte [17, 25, 28, 29].
Trotzdem wurde im Laufe der Zeit von Zahnärzten eine Vereinfachung der Technik und
Verkürzung der Arbeitszeit gefordert, denn die Adhäsive der 3. und 4. Generation
wurden ausschließlich in Mehrflaschen-Präparaten angeboten [68, 70]. Dies war der
Auslöser für die Entwicklung der ehemals 5. Generationsklasse, den 2-Schritt-Etch-
and-rinse-Adhäsiven. Dazu zählen sowohl selbstkonditionierende Präparate (z.B.
Prime&Bond NT, Densply DeTrey), als auch Adhäsive, die für die Total-etch-Technik
bestimmt sind (z.B. Syntac Sprint, Ivoclar Vivadent). Das signifikante Merkmal liegt in
der Applikation von nur einer einzigen Flasche nach der simultanen
Phosphorsäurekonditionierung von Schmelz und Dentin. Bei diesen „one bottle bonds“
handelt es sich um Primer-Adhäsiv-Gemische, deren Funktionen, Penetration und
mechanische Stabilität in einer Lösung zusammengefasst werden [70]. Die
Kombination dieser Eigenschaften in einer Flasche unterbindet jedoch deren
vollständige Ausprägung, mit der Konsequenz, dass die Haftwerte dieser Generation
schlechtere Ergebnisse liefern, als die, der Vorgänger [25]. Die Erleichterung, eine
mögliche Verwechslung einzelner Fläschchen auszuschließen und stattdessen nur
noch eine Lösung zur Hand zu nehmen, wird in der Praxis als positive Neuerung
empfunden und verleiht dieser Entwicklungsstufe zwischenzeitlich den Titel des
Spitzenreiters unter den Adhäsivsystemen. Nicht außer Acht zu lassen ist bei dieser
Adhäsivklasse jedoch die Gefahr eines Wassermangels nach Säurekonditionierung: Im
Gegensatz zu den Mehrflaschenpräparaten weisen alle 2-Schritt-Etch-and-rinse-
21 Adhäsive ungenügend H2O auf und müssen somit zum Ausschluss eines klinischen
Misserfolgs zwingend nach dem Re-wetting-Verfahren verarbeitet werden [85].
3.1.6.3 Self-Etch-Adhäsivsysteme
Die fälschliche Vermutung, dass ein vermehrtes Auftreten postoperativer
Hypersensitivitäten bei der 5. Entwicklungsklasse auf die Wirkungsweise der
Phosphorsäure zurückzuführen ist, bewegte Dentalfirmen zur Markteinführung von
Systemen mit Umgehung dieses Konditionierungsschrittes (Non-rinse-Technik). Von
einer adäquaten Dentinhaftung kann ausgegangen werden, der Nachweis hierfür wird
bereits in der Klasse der Adhäsive mit selektiver Schmelzätzung geführt [35]. Die
Neuerung dieser Systeme liegt in der Vereinfachung, auch die Demineralisation des
Schmelzes den Adhäsiven zu überlassen [36]. Speziell entwickelte Primer mit sauren
Monomermischungen sind im klinischen Einsatz für das Ätzen, das Auflösen der
Schmierschicht sowie die Penetration zuständig [70]. Je nach Säurestärke variieren die
Demineralisationstiefen dabei zwischen Werten von 0,1 µm und 6 µm, das erzeugte
Interaktionsmuster ist im Vergleich zur Etch-and-rinse-Technik jedoch immer
schwächer ausgeprägt [74, 83].
Nach Anzahl der notwendigen Arbeitsschritte, lassen sich die self-etch-Adhäsive in
zwei Untergruppen unterteilen:
Die 2-Schritt-self-etch-Systeme, die ehemals 6. Dentinbondinggeneration, stellen
selbstkonditionierende Adhäsive mit getrennter Applikation eines sauren Primers im
ersten und eines separaten, hydrophoben Bonds im zweiten klinischen
Behandlungsschritt dar [27].
Bei den All-in-one-Adhäsiven, selbstkonditionierenden Primer-Adhäsiven und
Vertretern der 7. Generation, appliziert man in die präparierte Kavität nur mehr eine
Lösung und somit wird ein weiterer Arbeitsschritt eingespart. Durch die Reduktion des
Adhäsivsystems auf eine einzelne Flasche, hat diese ein breites Aufgabenfeld zu
bewältigen: als Konditionierer von Schmelz und Dentin, Primer sowie auch als Bond
suggeriert es die Wirkungsweise einer Art „Supermischung“ [35, 36]. Doch auch dieses
scheinbar perfekte Mittel zeigt negative Aspekte auf. Zum einen gilt es als extrem
techniksensitiv, da ohne mehrfach wiederholte Applikation keine ausreichenden
Haftwerte erzielt werden können und damit der scheinbare gewonnene Zeiterfolg sich
relativiert [26, 30]. Zum anderen liegt die Schwäche der All-in-one-Systeme in einer
insuffizienten Dentinversiegelung aufgrund der Hydrophilie dieses Adhäsivs. Folglich
ist der Klebeverbund auch nach Aushärtung permeabel für Flüssigkeiten wie Wasser
22 und Dentinliquor, das typische Bild der sogenannten Watertrees ist im
Elektonenmikroskop zu erkennen [84, 86]. Die Vorteile der Self-etch-Präparate liegen
neben dem eingesparten separaten Ätzschritt in der damit verbundenen Umgehung
der Wet-Bonding-Problematik [91]. Die Kavität wird nach Applikation des
konditionierenden Primers nicht, wie generell bei Phosphorsäureätzung, mit Wasser
gereinigt und anschließend getrocknet. Stattdessen werden die demineralisierenden
Substanzen in den Haftverbund mit eingeschlossen und somit entfällt die Sorge um ein
kollabiertes Kollagengeflecht. Der Ausschluss einer Dentinüberätzung kann hier
zusätzlich als positiv vermerkt werden. Die Kehrseite dieser Weiterentwicklung liegt
jedoch in einer ungenügenden Schmelzhaftung, die negative Folgeerscheinungen wie
Randspaltbildungen und marginale Verfärbungen im Rahmen der Anwendung von
Self-etch-Adäsiven provoziert [22, 51].
3.2 Komposite
Die Forderung der modernen, ästhetischen Zahnmedizin nach strahlend, weißen
Zähnen lässt sich nur durch ein Zusammenspiel der Adäsivtechnik mit einem Komposit
realisieren. Definitionsgemäß (lat. componere = zusammensetzen) versteht man unter
Kompositen Verbundwerkstoffe, die aus verschiedenen Komponenten aufgebaut sind.
Die 3 Hauptbestandteile umfassen die organische Matrix, die anorgansichen Füllkörper
sowie die Verbundphase [15, 37, 49].
3.2.1 Organische Matrix
Die organische Matrix besteht aus Monomeren, Komonomeren, Initiatoren,
Stabilisatoren bzw. Inhibitoren, Akzeleratoren, Farbpigmenten und Additiva.
Die Basismonomere Bisphenol-A-Diglycidyl-Methacrylat (Bis-GMA) und UDMA
(Urethandimethacrylat) stellen mehrfunktionelle Methacrylate dar. Die Entwicklung des
Bis-GMA führt in das Jahr 1962 zurück, in dem Bowen auf der Suche nach einem
geeignetem Kunststoff das Additionsprodukt aus Bisphenol A und Glycidylmethacrylat,
das so genannte „Bowen-Molekül“, einführte [8]. Diese revolutionäre Erfindung stellt bis
zum heutigen Zeitpunkt eine wesentliche Hauptkomponente dentaler Komposite dar.
Charaktereigenschaften wie eine Reduktion der Polymerisationsschrumpfung, relative
Farbstabilität, hohe Reaktivität sowie stärkere Hydrophobie konnten durch die Bowen-
Formel erreicht werden. Die chemische Grundstruktur mit 2 Phenolringen sowie
Wasserstoffbrückenbindungen zwischen den Hydroxylgruppen der Monomere verleiht
dem Bis-GMA-Molekül im unpolymerisierten Zustand eine relativ hohe Viskosität [15].
23 Um diese zu reduzieren und damit einen optimalen Fülleranteil einstellen zu können,
werden Kompositen kurzkettige Komonomere wie TEGDMA (Triethylenglykol-
dimethacrylat) und EGDMA (Ethylenglykol-dimethacrylat) beigefügt [4, 5, 95]. Diese
Verdünnermonomere erlauben eine bessere Verarbeitung, provozieren jedoch bedingt
durch die höhere Zahl an Doppelbindungen pro Volumeneinheit einen höheren
Polymerisationsschrumpf [16]. Eine Modifikation des Bowen-Moleküls stellt das von
Forster und Walker 1974 entwickelte bifunktionelle UDMA dar, bei dessen Produktion
auf Komonomere als Viskositätsreduzierer verzichtet werden kann [4, 28, 41].
3.2.2 Anorganische Füllkörper
Zur Optimierung der mechanischen und physikalischen Eigenschaften von Kompositen
werden der organischen Matrix Füllkörper, in Form von Quarz, Keramik oder Glas
beigefügt. Ihre Effizienz liegt in der Verringerung der Polymerisationsschrumpfung, des
thermischen Ausdehnungskoeffizienten, der Abrasion sowie der Wasseraufnahme und
in der Verbesserung der Stabilität (Elastizitätsmodul, Druck- und Zugfestigkeit,
Bruchfestigkeit) [10, 15]. Zahlenmäßig lässt sich dieser Effekt im Rahmen der
Aushärtung deutlich veranschaulichen: Während die ungefüllte Matrix einen Schrumpf
von 10-20% aufweist, wird durch Zugabe volumenstabiler Füllkörper der Wert auf 2-3%
herabgesetzt [23]. Anhand der Füllkörpergröße lässt sich eine sinnvolle Einteilung
zeitgemäßer Komposite vornehmen [49, 98].
Die konventionellen Füllkörper, splitterförmige Makrofüller, liegen in einem
Größenbereich zwischen 0,1 bis 100 µm (im Durchschnitt 5 bis 10 µm) und werden
durch Zerkleinerung von Gläsern in einer Kugelmühle hergestellt [49]. Als alleinige
Füllungskomponente erweisen sie sich bedingt durch hohe Abrasivität, schlechte
Polierbarkeit und starke Plaqueretention auf Grund von Oberflächenrauigkeiten als
ungeeignet [23].
Die Nachteile der großen Korngrößen wurden durch die Weiterentwicklung hin zu
Mikrofüllerkompositen aus hochdisperser Kieselsäure ausgeschaltet. Weil die
Partikel mit einer Größe von durchschnittlich 0,04 µm sich unterhalb der Wellenlänge
des sichtbaren Bereichs befinden, erlauben sie eine Hochglanzpolitur und zeugen von
höchster Ästhetik [46]. Mittels Flammenpyrolyse hergestellt und daher kugelförmig
verschaffen sie dem Kunststoff außerdem eine erhöhte Abrasionsbeständigkeit.
Dennoch weisen auch Mikrofüller unerwünschte Aspekte auf: Durch die große
spezifische Oberfläche (50-400 m²/g) der kleinen Partikel wird mehr organische Matrix
zur optimalen Benetzung der Füllkörper benötigt. Folglich besitzen mikrogefüllte
24 Komposite einen deutlich niedrigeren Füllkörpergehalt (50%), die
Polymerisationsschrumpfung und die Wasseraufnahme steigen an, die physikalischen
Eigenschaften liegen unter denen der makrogefüllten Komposite [45]. Ferner induziert
die Zugabe von Mikrofüllern eine rasche Viskositätszunahme des Komposits [46].
Um dennoch einen erhöhten Füllergrad zu realisieren, generierten Hersteller die
inhomogenen Mikrofüllerkomposite. In diesem Fall enthält die organische Matrix
neben den „normalen“ Mikrofüllern auch bereits vorpolymerisierte, zerkleinerte
Mikrofüllerkompositbestandteile in Form von Splittern oder Kugeln [45].
Dementsprechend konnte der Füllstoffanteil auf Werte bis zu 80% gesteigert werden,
ohne dabei die Konsistenz negativ zu beeinflussen. Unter Beibehaltung der optimalen
Polierbarkeit liegen weitere positive Nebeneffekte in der Reduktion der
Polymerisationsschrumpfung sowie einer Verbesserung physikalischen Eigenschaften
im Vergleich zu den homogenen Mikrofüllern [23].
Zur Vereinigung der positiven Eigenschaften der Makro- und Mikrofüller, wurden die
Hybridkomposite entwickelt. Die Mischung aus 10-15 Gew.-% pyrogener Kieselsäure
(Mikrofüller) und 85-90 Gew.-% Glasfüllkörpern (Makrofüller) steigert den
Füllkörpergehalt des gesamten Komposits somit auf bis zu 88 Mass-% und verleiht
diesem exzellente, physikalische Parameter, ohne die jeweilige Kehrseite akzeptieren
zu müssen [41].
Unterschiedliche Größen der enthaltenen Makrofüller – je nach Mahltechnik –
implizieren eine weitere Untergliederung der Hybride in
Hybridkomposite (bis zu 10 µm)
Feinpartikelhybridkomposite (bis zu 5 µm)
Feinstpartikelhybridkomposite (bis zu 3 µm)
Submikrometerhybridkomposite (bis zu 1 µm) [23]
In der zahnmedizinischen Füllungstherapie hat sich die Gruppe der
Feinpartikelhybridkomposite erfolgreich etabliert, da sie neben den physikalischen
auch hervorragend ästhetische Ergebnisse liefern und somit universell bei Front- und
Seitenzahnrestaurationen Einsatz finden.
3.2.3 Die Verbundphase
Eine Verbundschicht als dritte Hauptkomponente dentaler Komposite fusioniert
zwischen organischer Matrix und anorganischen Füllkörpern [49]. Die Silanisierung der
Füllkörperoberfläche mit einem Silan als Hilfsmittel, meist 3-Methacryloxy-propyl-
25 trimethoxysilan, garantiert eine leichtere Eingliederung des hydrophoben Füllers in die
Kunststoffmatrix, wobei über Si-OH-Gruppen die Füllkörperoberfläche einerseits und
über ungesättigte Vinyl- oder Methacrylgruppen Basis- und Comonomere andererseits
aneinandergekoppelt werden [15]. Für das Komposit erweist sich diese chemische
Bindung als durchaus vorteilhaft, Eigenschaften wie Biege- und Druckfestigkeit können
dadurch gesteigert werden und nur so ist ein langfristiger, klinischer Erfolg
gewährleistet. Der Schwachpunkt der Verbundphase liegt allerdings in der Anfälligkeit
der Silanisierung gegen saure Hydrolyse, mit der Folge des Verlusts der chemischen
Bindung sowie der Füllpartikel.
3.2.4 Polymerisation
Die Polymerisation dentaler Komposite lässt sich in drei Phasen einteilen:
Startreaktion, Kettenwachstum und Kettenabbruch [9, 16]. Der Polymerisationsvorgang
kann grundsätzlich über 2 verschiedene Wege eingeleitet werden. Mithilfe
energiereicher Strahlung (Lichtpolymerisation) oder durch chemische Aktivierung
(chemische Polymerisation) wird jeweils ein Initiatormolekül angeregt, welches nach
Umwandlung in Radikale die dreidimensionale Vernetzung der einzelnen Monomere
zu einem Polymer in Gang setzt [9]. Lichthärtende Komposite enthalten als
Photoinitiator z.B. Kampferchinon, der durch die Energie von Lichtquanten mit einer
optimalen Wellenlänge zwischen 420 und 480 nm angeregt wird. Die chemische
Polymerisation wird durch das Mischen einer Basis- mit einer Katalysatorpaste
gestartet. Benzoylperoxid repräsentiert hier den Initiator, der durch den
Anmischvorgang mit einem Akzelerator, einem tertiären Amin, in Kontakt tritt, was
ebenfalls zur Freisetzung von Radikalen führt. Durch Angreifen der Radikale an der
Doppelbindung eines Monomers entsteht eine aktive Monomer-Radikal-Verbindung,
welche dann unter kontinuierlicher Aufspaltung der Doppelbindungen immer neue
Monomerbausteine an sich koppelt. Dieser Prozess wird durch stetiges
„Aneinanderketten“ von Monomermolekülen auch als Kettenwachstum bezeichnet und
läuft so lange weiter bis zwei Radikale aufeinandertreffen und damit den Abbruch
einleiten. Komposite der modernen Zahnheilkunde schrumpfen bei der Polymerisation
zwischen 1,7 und 3 Vol% mit negativen Folgeerscheinungen wie interne
Materialspannungen sowie Randspaltbildungen. Auslösender Faktor dafür ist die
Annäherung der Moleküle im Polymer durch die Konversion der Doppel- zu
Einfachbindungen [37].
26 3.2.5 Weiterentwicklung moderner Komposite
Das Hauptaugenmerk der Weiterentwicklung im Bereich von Kompositmaterialien liegt
in der Modifikation der organischen Matrix und der Füllkörpertechnologie, mit dem Ziel
die Polymerisationsschrumpfung und die damit verbundenen unbefriedigenden
Folgeerscheinungen zu verringern [19, 40]. Anfängliche Neuerungen auf dem Sektor
von matrixmodifizierten Kompositen wie z.B. Ormocere wurden bei der Einführung
zwar als hoffnungsvoll angesehen, sie hielten jedoch den Erwartungen nach einer
klinisch relevanten Reduktion des Polymerisationsschrumpfes in der praktischen
Umsetzung nicht stand. Ein anderer Weg beschreitet eine Variation der Füllkörper.
Nanofüllerkomposite enthalten in ihrer organischen Matrix neben agglomerierten
Clustern 20 nm große, freie Partikel (Nanomere), die sich im Gegensatz zu den ebenso
winzigen Mikrofüllern nicht zusammenlagern. Der Füllkörpergehalt konnte auf diese
Weise auf das Niveau von Hybridkompositen gesteigert werden. Die
Nanofüllerkomposite generieren somit die optimalen physikalischen Eigenschaften der
Hybridkomposite gepaart mit den ästhetischen Vorteilen der Mikrofüllerkomposite [23].
3.2.6 Silorane
Nachdem die Dimensionsregulation über eine optimale Einstellung des Fülleranteils
jedoch an eine Grenze stößt, geht der Trend heute zur Kreation neuartiger Monomere,
die den Schrumpf kompensieren. Silorane, ringförmige Moleküle aus den chemischen
Bausteinen Oxiranen und Siloxanen, bilden nun die Matrixgrundlage und substituieren
somit die herkömmlichen Methacrylate [21, 97]. Der Clou dieser Innovation zeigt sich in
einer Expansion durch Ringöffnung während des Poymerisierens. Die chemische
Grundstruktur dieser Stoffgruppe veranschaulicht den Monomeraufbau aus Oxiranen,
die als zyklische, organische Epoxide an ein Polysiloxangrundgerüst gebunden sind
und steht strategisch platzgewinnend im Gegensatz zu den linearen Reaktionen der
Methacrylate (Abb. 1).
Abb.1 Chemische Grundstruktur der Siloran-Matrix [37].
27 Die abgewandelte Aushärtungsreaktion findet bei diesem Präparat über den Weg einer
kationischen Polymerisation an der Oxirangruppe statt, die durch Ringöffnung eine
Volumenkontraktion ausgleicht [40]. Der Schrumpf kann auf diese Weise auf einen
Wert von ca. 1% minimiert werden [97]. Die Firma 3M ESPE propagiert Silorane daher
als beinahe schrumpffreies Material.
Wegen des modifizierten Reaktionsablaufs sowie ausgeprägteren, hydrophoben
Eigenschaften verlangt das System jedoch nach einem speziell für dieses
vielversprechende Komposit konzipierten Adhäsivsystem (Silorane System Adhäsiv),
ein 2-Schritt-Self-Etch Präparat (ehemalige 6.Generation). Nach selektiver
Schmelzätzung wird die Kavität zunächst mit dem selbstätzenden, hydrophilen Primer
vorbereitet und anschließend mit dem stark hydrophoben Bond komplettiert, wobei
jede Komponente einzeln lichtgehärtet werden muss [52]. Für den Zahnarzt besonders
vorteilhaft: mit dem Silorane System Adhäsiv wird ihm direkt das auf das Komposit
zurechtgeschnittene Adhäsiv präsentiert und somit bleibt ihm die schwierige Suche
nach einem passenden Produkt im Adhäsivdschungel erspart. Erste Studienergebnisse
zu Silorane erweisen sich als äußert hoffnungsvoll [39].
28 4. Problemstellung
Die Polymerisationsschrumfung von Kunststofffüllungen während des Härtevorgangs
stellt jeher die große Schwachstelle bei der restaurativen Anwendung von
Kompositmaterialien dar. Beim Lichthärten der herkömmlichen, Methacrylat-basierten
Kunststoffe kommt es durch die chemische Konversion der Doppel- zu
Einfachbindungen zur Annäherung der Moleküle im Polymer, die in einer
Volumenkontraktion von ca. 3 Vol% resultiert. Um negativen Folgeerscheinungen, wie
einer insuffizienten Dentinhaftung mit einer erhöhten Gefahr für postoperative
Hypersensitivitäten, vorzubeugen, produziert der Dentalmarkt stetig neumodifizierte
und optimierte Komposite. Ein innovatives Konzept beschreitet die Firma 3M ESPE mit
ihrem Produkt „Silorane“. Ringöffnende und damit zunächst volumenvergrößernde
Monomere kompensieren beim Ablauf der Polymerisation die anschließende
Kontraktion, so dass sich die Schrumpfung auf einen Wert von unter 1 Vol% verringert.
In Kombination mit einem geeigneten Adhäsiv wirkt sich eine solch dimensionsstabile
Technologie positiv auf die Integrität des Kompost-Dentin-Haftverbundes aus.
In diesem Zusammenhang liegt das Ziel dieser Arbeit darin, den Einfluss von
Kompositen mit unterschiedlichen Polymerisationskonzepten auf die regionale
Dentinhaftung zu untersuchen. Traditionelle, Methacrylat-basierte sowie die neuen,
ringöffnenden Kunststoffe werden anhand der Kombination mit verschiedenen
Adäsivklassen in acht Gruppen eingeteilt und einem Zugversuch unterworfen. Die
ermittelten Haftwerte jeder einzelnen Gruppe erlauben eine gute Vergleichsmöglichkeit
und lassen erkennen, ob die Wissenschaft bei der Kreation neuartiger Komposite ihr
Versprechen nach einem nahezu schrumpffreien Material halten kann und somit einer
insuffizienten Dentinhaftung entgegen wirkt.
29 5. Material und Methode
5.1 Präparation der Testzähne
Für die acht Testgruppen wurden insgesamt 128 extrahierte, menschliche Molaren
ohne kariöse Läsionen verwendet. Bis zur Weiterverarbeitung wurden die Zähne in
einer Formalin-Lösung aufbewahrt.
Zu Beginn wurde die Zahnoberfläche der Molaren mittels Scalern von
Weichgewebsresten sowie Konkrementen gereinigt. Nach Anzeichnen der Richtwerte
für die Slotausdehnung mittels Folienstift, erfolgte die approximale
Kavitätenpräparation mit einem roten Winkelstück bei maximaler Drehzahl und unter
H2O-Kühlung. Hierfür wurden zunächst mittelkörnige (64-126 µm), anschließend
feinkörnige (10-36 µm), zylindrische Diamanten (Meisinger, Düsseldorf, D) eingesetzt.
Folgende Slotausmessungen wurden berücksichtigt:
oral vestibulär 4mm
peripher zentral 2mm
coronal cervical 4mm
Anschließend wurden die Molaren zufällig in die acht Gruppen (n=16) unterteilt.
30
5.2 Verwendete Materialien
5.2.1 Adhäsivsysteme
Tab. 1: Verwendete Adhäsivsysteme mit Herstellerangaben, Kurzbeschreibung und Zusammensetzung.
Name Hersteller (Ort) Beschreibung Zusammensetzung
1. AdheSE®
One F
VivaPen®
Ivoclar Vivadent
(Ellwangen, D)
Selbstätzendes, lichthärtendes,
nanogefülltes Einkomponenten-
Adhäsivsystem. Zur einfachen
Applikation in Stiftform (VivaPen®)
angeboten.
Bisacrylamidderivat, Wasser, Alkohol, Acrylamidoaminosäure,
Bismethylacrylamidodihydrogenphosphat,
Hydroxyalkylmethacrylamid,
Acrylamidoalkylsulfonsäure,hochdisperses Siliziumdioxid,
Initiatoren, Stabilisatoren, Kaliumfluorid
2. cmf
adhesive
system®
Saremco
(Rebstein, CH)
3-Schritt-Etch-and-rinse-Produkt,
bestehend aus einem Primer und
einem Bonding Agent.
Primer: Alkohol, Aceton, methacryliertes Phosphorsalz
Bond: BisEMA, Bariumglas, silanisiertes Saremco
3. FiltekTM
Silorane
System
Adhäsiv
3M ESPE
(Seefeld, D)
2-Schritt-Self-Etch-Präparat, speziell
für das Komposit Filtek™ Silorane.
Bestehend aus einem selbstätzendem
Primer sowie einem hydrophoben
Bond.
Primer: phosphorylierte Methacrylate, Vitrebond,
Copolymer, bisGMA, HEMA, Wasser, Ethanol,
Initiatoren, Stabilisatoren
Bond: hydrophobes Dimethacrylat, phosphoryliertes
Methacrylat, TEGDMA,Siliciumfüller, Initiatoren,
Stabilisatoren
30
31
4. FL Bond II
Shofu Dental
GmbH
(Ratingen, D)
2-Schritt-Self-Etch-Adhäsiv, bestehend
aus einem Primer sowie einem
Bonding Agent.
Primer: Wasser, Ethanol, Carbonsauremonomer,
Phosphorsauremonomer, Initiator
Haftvermittler: S-PRG-Füllmaterial auf der Basis von
Fluorboroaluminiumsilikat-Glas, UDMA,TEGDMA,
2-HEMA, Initiator
5. Syntac
Ivoclar Vivadent
(Ellwangen, D)
4-Schritt-Etch-and-Rinse-Adhäsive,
bestehend aus 3 Fläschchen: Primer,
Adhesive und Heliobond.
Syntac Primer: Triethylenglycoldimethacrylat,
Polyethylenglycoldimethacrylat,
Maleinsäure und Aceton in wässriger
Lösung
Syntac Adhesive: Polyethylenglycoldimethacrylat und
Glutaraldehyd in wässriger Lösung
Heliobond: Bis-GMA, Triethylenglycoldimethacrylat,
Stabilisatoren und Katalysoren
6. Xeno V
DENTSPLY
DeTrey GmbH
(Konstanz, D)
1-Schritt-Self-Etch-Adhäsiv Bifunktionale Acrylate, Saure Acrylate, Phosphorsaureester,
Acrylsäure, Wasser, Tertiäres Butanol, Initiator, Stabilisator
31
32
5.2.2 Komposite
Tab. 2: Verwendete Komposite mit Herstellerangaben, Kurzbeschreibung und Zusammensetzung.
Name Hersteller (Ort) Zusammensetzung
1. Beautifil II Shofu Dental
GmbH (Ratingen,
D)
Basisharz: Bis-GMA/TEGDMA-Harz Multifunktionale Glasfüllstoffe und S-PRG-Füllstoffe auf der
Basis von Fluorboraluminiumsilikat-Glas
Anteil Füllmaterial: 83,3 Gew.-% (68,6 Vol.-%)
Partikelbereich: 0,01 - 4,0 μm
Mittl. Partikelgrösse: 0,8 μm
2. Ceram•X™ DENTSPLY
DeTrey GmbH
(Konstanz, D)
Methacrylat-modifiziertes Polysiloxan 3, Dimethacrylat-Harz, Fluoreszenzpigment, UV-Stabilisator,
Stabilisator, Kampferchinon, Ethyl-4-(dimethylamino)benzoat, Barium-Aluminium-Borosilikat-Glas,
Siliziumdioxid-Nanofüllstoff, Eisenoxid-, Titanoxid- und Aluminiumsulfosilikat-Pigmente
3. Els extra low
shrinkage
Saremco
(Rebstein, CH)
Bariumglas, silanisiertes BisGMA, BisEMA, Katalysatoren, Inhibitoren, Pigmente
4. Filtek™ Silorane 3M ESPE
(Seefeld, D)
Siloranmatrix, Quartzfüller (76% Gew.), Yttriumfluorid
5. Tetric
EvoCeram®
Ivoclar Vivadent
(Ellwangen, D)
Monomermatrix: Dimethacrylaten (17–18 Gew-%) Füllstoffe: Bariumglas, Ytterbiumtrifluorid, Mischoxid, Präpolymer (82–83 Gew-%),
Additive, Katalysatoren, Stabilisatoren, Pigmente (<1.0 Gew-%)
Gesamtgehalt an anorganischem Füller: 75–76 Gew-% bzw. 53–55 Vol-%;
Partikelgrösse der Füllstoffe: zwischen 40 nm und 3.000 nm bei einer mittleren
Grösse von 550 nm
32
33 5.3 Gruppeneinteilung
Die Testmolaren wurden anhand der unterschiedlichen Adhäsiv- sowie
Füllungsapplikation in acht Gruppen (n=16) eingeteilt. Jede dieser 8 Testgruppen wird
wiederum in 2 Untergruppen unterteilt:
Untergruppe A = Gruppe ohne Thermocycling (n=8)
Untergruppe B = Gruppe nach Thermocycling (n=8)
Die folgenden Tabellen (Tab. 3-10) geben einen Überblick über die verwendeten
Produkte sowie deren Verarbeitungsweise.
Alle Adhäsivsysteme wurden mittels einer Microbrush in die Kavität eingebracht. Zum
Lichthärten wurde die Polymerisationslampe PolyLux 2 (Kavo, Biberach, D) verwendet.
5.3.1 Testgruppe 1: Filtek™ Silorane ohne H3PO4
Arbeitsschritt Verwendetes Material Anwendung
Säure Entfällt entfällt
Adhäsiv Filtek™ Silorane Primer 15 Sek. einmassieren und
verpusten
Filtek™ Silorane Bond Nach Applikation verblasen
und lichthärten
Komposit Filtek™ Silorane Komposit Schichten nach der
Inkrementtechnik;
Lichthärten jedes
Inkrements
Tab. 3 Arbeitsschritte mit verwendetem Material und Anwendung der ersten
Testgruppe.
Bei der Untergruppe 1 A erfolgte die Verarbeitung gemäß der Tabelle (Tab. 3), bei
Untergruppe 1 B fand anschließend ein Thermocycling statt.
34 5.3.2 Testgruppe 2: Xeno® V
Arbeitsschritt Verwendetes Material Anwendung
Säure Entfällt entfällt
Adhäsiv Xeno® V 20 Sek. einmassieren,
verpusten und lichthärten
Komposit Ceram•X™ Schichten nach der
Inkrementtechnik;
Lichthärten jedes
Inkrements
Tab. 4 Arbeitsschritte mit verwendetem Material und Anwendung der zweiten
Testgruppe.
Bei der Untergruppe 2 A erfolgte die Verarbeitung gemäß der Tabelle (Tab. 4), bei
Untergruppe 2 B fand anschließend ein Thermocycling statt.
5.3.3 Testgruppe 3: Filtek™ Silorane mit H3PO4
Arbeitsschritt Verwendetes Material Anwendung
Säure Phosphorsäure (36%) 30 Sek. am Schmelz und
15 Sek. am Dentin;
Absprayen mit Luft-H2O-
Gemisch
Adhäsiv Filtek™ Silorane Primer 15 Sek. einmassieren und
verpusten
Filtek™ Silorane Bond Nach Applikation verblasen
und lichthärten
Komposit Filtek™ Silorane Komposit Schichten nach der
Inkrementtechnik;
Lichthärten jedes
Inkrements
Tab. 5 Arbeitsschritte mit verwendetem Material und Anwendung der dritten
Testgruppe.
Bei der Untergruppe 3 A erfolgte die Verarbeitung gemäß der Tabelle (Tab. 5), bei
Untergruppe 3 B fand anschließend ein Thermocycling statt.
35 5.3.4 Testgruppe 4: Syntac®
Arbeitsschritt Verwendetes Material Anwendung
Säure Phosphorsäure (36%) 30 Sek. am Schmelz und
15 Sek. am Dentin;
Absprayen mit Luft-H2O-
Gemisch
Adhäsiv Syntac Primer 15 Sek. einmassieren;
verpusten
Syntac Adhesive 10 Sek. einmassieren;
verpusten
Heliobond Nach Applikation verblasen
und lichthärten
Komposit Tetric EvoCeram® Schichten nach der
Inkrementtechnik;
Lichthärten jedes
Inkrements
Tab. 6 Arbeitsschritte mit verwendetem Material und Anwendung der vierten
Testgruppe.
Bei der Untergruppe 4 A erfolgte die Verarbeitung gemäß der Tabelle (Tab. 6), bei
Untergruppe 4 B fand anschließend ein Thermocycling statt.
5.3.5 Testgruppe 5: AdheSE® One F VivaPen®
Arbeitsschritt Verwendetes Material Anwendung
Säure Entfällt entfällt
Adhäsiv AdheSE® One F 20 Sek. einmassieren;
verpusten; lichthärten
Komposit Tetric EvoCeram® Schichten nach der
Inkrementtechnik;
Lichthärten jedes
Inkrements
Tab. 7 Arbeitsschritte mit verwendetem Material und Anwendung der fünften
Testgruppe.
Bei der Untergruppe 5 A erfolgte die Verarbeitung gemäß der Tabelle (Tab. 7), bei
Untergruppe 5 B fand anschließend ein Thermocycling statt.
36 5.3.6 Testgruppe 6: Saremco
Arbeitsschritt Verwendetes Material Anwendung
Säure saremco microcid etchant
gel
30 Sek. am Schmelz und
15 Sek. am Dentin;
Absprayen mit Luft-H2O-
Gemisch
Adhäsiv cmf Primer 20 Sek. einmassieren;
verpusten; lichthärten
cmf Bond 20 Sek. einmassieren;
verpusten; lichthärten
Komposit Els extra low shrinkage
Schichten nach der
Inkrementtechnik;
Lichthärten jedes
Inkrements
Tab. 8 Arbeitsschritte mit verwendetem Material und Anwendung der sechsten
Testgruppe.
Bei der Untergruppe 6 A erfolgte die Verarbeitung gemäß der Tabelle (Tab. 8), bei
Untergruppe 6 B fand anschließend ein Thermocycling statt.
5.3.7 Testgruppe 7: FL Bond II
Arbeitsschritt Verwendetes Material Anwendung
Säure Entfällt entfällt
Adhäsiv Fl Bond II Primer 15 Sek. einmassieren;
verpusten
Fl Bond II Bonding Agent applizieren; lichthärten
Komposit Bautifil II Schichten nach der
Inkrementtechnik;
Lichthärten jedes
Inkrements
Tab. 9 Arbeitsschritte mit verwendetem Material und Anwendung der siebten
Testgruppe.
Bei der Untergruppe 7 A erfolgte die Verarbeitung gemäß der Tabelle (Tab. 9), bei
Untergruppe 7 B fand anschließend ein Thermocycling statt.
37 5.3.8 Testgruppe 8: Syntac® mit Filtek™ Silorane
Arbeitsschritt Verwendetes Material Anwendung
Säure Phosphorsäure (36%) 30 Sek. am Schmelz und
15 Sek. am Dentin;
Absprayen mit Luft-H2O-
Gemisch
Adhäsiv Syntac Primer 15 Sek. einmassieren;
verpusten
Syntac Adhesive 10 Sek. einmassieren;
verpusten
Heliobond Nach Applikation verblasen
und lichthärten
Komposit Filtek™ Silorane Komposit Schichten nach der
Inkrementtechnik;
lichthärten jedes
Inkrements
Tab. 10 Arbeitsschritte mit verwendetem Material und Anwendung der achten
Testgruppe.
Bei der Untergruppe 8 A erfolgte die Verarbeitung gemäß der Tabelle (Tab. 10), bei
Untergruppe 8 B fand anschließend ein Thermocycling statt.
5.4 Thermocycling
Um die Temperaturschwankungen im Mundmilieu zu simulieren, wurden alle
Untergruppen B nach dem Fertigstellen der approximalen Slotfüllungen einer
thermischen Wechselbelastung unterworfen. Dafür wurden die Testzähne,
gruppenweise geordnet, in wasserdurchlässige Beutel verpackt und durchliefen
anschließend 5000 Zyklen in einem Thermocycler (Willtec V 2.8, Gräfeling, D). Für
jeweils 30 Sekunden wurden die Zähne dabei abwechselnd in ein auf 55°C erhitztes
und in ein gekühltes (5°C) Wasserbad getaucht. Während der Transferzeit vom einen
in das andere Becken (Dauer: 15 Sekunden) konnten die Beutel bei Zimmertemperatur
abtropfen.
38 5.5 Sägen der Teststäbchen
Alle Testmolaren wurden anschließend mit Hilfe einer Säge (Isomet Low Speed Saw,
Fa. Bühler) in Teststäbchen zersägt. Dabei erfolgten die ersten Schnitte in mesio-
distaler Richtung, so dass der Zahn in 1mm dicke Scheiben zersägt wurde (Abb. 2).
Durch anschließendes Sägen in oro-vestibulärer Richtung entstanden Stäbchen, wobei
die eine Seite aus Füllungsmaterial und die andere aus Zahnhartsubstanz bestand
(Abb. 3). Diese Teststäbchen lagerten anschließend für 24 Stunden und bei 37°Celsius
in destilliertem Wasser.
Abb. 2 Darstellung eines Zahnquerschnitts nach dem ersten Sägevorgang.
Abb. 3 Fertiges Teststäbchen.
5.6 Bestimmung der Dentinhaftung nach dem Microtensile-Verfahren
Die Dentinhaftwerte wurden mit Hilfe von einer Universalprüfmaschine (Zwick Roell,
Ulm, D) ermittelt. Zur Vorbereitung wurden die Stäbchen in einer schraubstockartigen
Halterung fixiert. Dabei wurde jedoch nur der aus Zahnhartsubstanz bestehende Teil
des Teststäbchens eingespannt, sodass die Füllungsseite mit Hilfe von Klebewachs
daneben an einer Zugvorrichtung (Traverse) befestigt werden konnte. Zur fehlerfreien
Analyse der Dentinhaftung wurde darauf geachtet, dass die Klebefläche und damit der
Übergang Zahn-Komposit weder mit dem Schraubstock noch mit Klebewachs in
Verbindung war.
39 Die Zugvorrichtung war für den Versuch so eingestellt, dass die Traverse, ausgehend
von der Vorkraft von 0,5 N, mit einer Prüfgeschwindigkeit von 0,5 mm/min nach oben
zog, also parallel zur Klebefläche. Dabei wurde die anliegende Kraft so lange
kontinuierlich erhöht, bis es zum Reißen des Stäbchens an der Stelle des Zahn-
Komposit-Haftverbundes kam. Diese maximale Zugkraft (Einheit: Newton) im Moment
des Reißens wurde direkt von der Software testXpert (Zwick Roell, Ulm, D) registriert
und abgespeichert. Die Normierung des Wertes pro Flächeneinheit (N/mm2 = MPa)
erlaubt im Folgenden eine bessere Vergleichbarkeit der unterschiedlich großen
Stäbchen.
5.7 Statistische Auswertung
Die statistische Analyse der Daten erfolgte mit der Software SPSS für Windows,
Version 14.0 (SPSS Inc., Chicago, IL, USA). Folgende Testverfahren wurden
verwendet:
1. Kolmogorov-Smirnov-Test (KS-Test)
Dieser Test überprüft, ob eine hinreichende Annäherung an die
Normalverteilung vorhanden ist. Der ANOVA-Mittelwertvergleich wurde beim
Auftreten einer Normalverteilung eingesetzt, für nicht normalverteilte Testwerte
wurden „nicht parametrische Tests“ angewandt.
2. Mann-Whitney-U-Test (Mann-Whitney-Test / U-Test)
Hier wird auf der Basis der Rangordnung der Einzelwerte untersucht, ob zwei
unabhängige Stichproben derselben Grundgesamtheit angehören.
3. Korrekturverfahren nach Bonferroni-Holm
Mit Hilfe des Korrekturverfahrens nach Bonferroni-Holm können unabhängige
Stichproben nach dem Signifikanzniveau von α=0,05 untersucht werden.
40 6. Ergebnisse
Die aus den Versuchen gewonnen Daten liefern folgende Ergebnisse:
6.1 Dentinhaftwerte der Testgruppen mit Methacrylat-basiertem Komposit
Die Tabelle (Tab. 11) zeigt die arithmetischen Mittelwerte der Haftkraft (µ-Tensile-
Bond-Strength / µ-TBS) für die Testgruppen, bei denen Methacrylat-basierte
Komposite in Kombination mit verschiedenen Adhäsiven als Füllungsmaterial zum
Einsatz kamen.
Betrachtet man jede Gruppe im Einzelnen, so fällt die Differenz der Dentinhaftwerte
zwischen der jeweiligen Untergruppe A, also ohne Thermocycling, und der
Untergruppe B, nach thermischer Wechselbelastung, auf. Dieser Haftverlust beträgt im
Mittel ca. 8,7 MPa und ist somit für alle Testgruppen statistisch signifikant.
Insgesamt erzielt Testgruppe 6 (Saremco) in der Gruppe der Methacrylat-basierten
Komposite sowohl vor, als auch nach thermischer Belastung mit 39,1 MPa und 29,2
MPa die höchsten Dentinhaftwerte. Demgegenüber liefern Syntac® (Gruppe 4) und der
AdheSE® One F VivaPen® (Gruppe 5) die niedrigsten.
Testgruppe µ-TBS (MPa) der
Untergruppe A
µ-TBS (MPa) der
Untergruppe B
(2) Xeno® V 29,9 21,1
(4) Syntac® 15,9 8,4
(5) AdheSE® One F
VivaPen® 18,1 10,8
(6) Saremco 39,1 29,2
(7) FL Bond II 28,9 19,1
Tab. 11: Dentinhaftwerte der Methacrylat-basierten Komposite.
6.2 Dentinhaftwerte der Testgruppen mit Silorane
Die arithmetischen Mittelwerte der µ-TBSs für alle Testgruppen mit dem Silorane-
Komposit sind in Tabelle 12 (Tab. 12) aufgelistet.
Auch hier sind jeweils die Haftunterschiede zwischen initialer und thermogecyclter
Untergruppe signifikant. Nur bei Gruppe 3 (Filtek™ Silorane mit H3PO4) entsprechen
diese Werte dem gleichen Signifikanzniveau.
Auffällig ist, dass die Gruppen 1 und 3, bei welchen das extra für den neuartigen
Kunststoff entwickelte FiltekTM Silorane System Adhäsiv verwendet wurde, sehr hohe
41 Dentinhaftwerte aufweisen. In Kombination mit Phosphorsäureätzung (Gruppe3)
wurden die Maximalwerte (46,7 MPa und 36,9 MPa) dieser Testreihe erzielt.
Demgegenüber schneidet die Verknüpfung von dem Silorane-Komposit mit einem
herkömmlichen Adhäsiv (Gruppe 8) äußerst schlecht ab.
Testgruppe µ-TBS (MPa) der
Untergruppe A
µ-TBS (MPa) der
Untergruppe B
(1) Filtek™ Silorane ohne
H3PO4 41,2 25,9
(3) Filtek™ Silorane mit
H3PO4 46,7 36,9
(8) Syntac® mit Filtek™
Silorane 6,0 3,4
Tab. 12: Dentinhaftwerte der Silorane.
6.3 Gesamtübersicht zur Messwertverteilung
Die nachfolgende Tabelle (Tab. 13) gibt einen umfassenden Überblick über die
Ergebnisse aller Testgruppen:
Testgruppe Untergr. Mittelwert Std.abw.
1 A 41,2 10,0
B 25,9 8,9
2 A 29,9 13,4
B 21,1 7,6
3 A 46,7 14,9
B 36,9 10,8
4 A 15,9 4,8
B 8,4 10,5
5 A 18,1 6,9
B 10,8 7,6
6 A 39,1 12,0
B 29,2 11,1
7 A 28,9 21,1
B 19,1 5,9
8 A 6,0 5,1
B 3,4 7,1
Tab. 13: Gesamtübersicht zur Messwertverteilung.
42 Dargestellt wird hier neben dem arithmetischen Mittelwert die Standardabweichung
(Std.abw.; ebenfalls in MPa) als Maß für die Streuungsbreite der Werte um ihren
jeweiligen Mittelwert.
Diese Auflistung demonstriert sehr deutlich, dass die Anwendung des innovativen
Kunststoffs Silorane in Kombination mit dem passenden Adhäsiv zu den besten, in
Verbindung mit einem anderen Adhäsivsystem jedoch zu den schlechtesten
Dentinhaftwerten der gesamten Versuchsreihe führt. Die Haftwerte der herkömmlichen,
Methacrylat-basierten Kunststoffe variieren zwar je nach verwendetem Adhäsiv,
repräsentieren aber im Gesamtüberblick das breite Mittelfeld.
43 7. Diskussion
7.1 Diskussion der Methode
7.1.1 Probenherstellung
Zur Versuchsdurchführung wurden 128 extrahierte, menschliche Molaren verwendet.
Der Gebrauch von Zähnen bovinen Ursprungs wäre ebenso möglich, jedoch imitiert die
menschliche Zahnhartsubstanz eher die realen, kliniknahen Bedingungen und eignet
sich daher besser für eine derartige Testreihe [58, 75, 76]. Bis zur Verarbeitung wurden
die Zähne in Formalin, einem wissenschaftlich anerkannten Medium, gelagert [42].
Während manche Autoren dagegen Chloramin-T favorisieren, hielt Aquilino im Jahre
1987 fest, dass die gängigen Lagerungsflüssigkeiten keinen signifikanten Einfluss auf
die Testergebnisse haben [3]. Ebenso spielt der Aufbewahrungszeitraum zwischen
Extraktion und Versuchsbeginn eine untergeordnete Rolle [6, 53]. Um den natürlichen
Verhältnissen im Mund möglichst nahe zu kommen, erfolgte die Zwischenlagerung der
Teststäbchen in einem Wärmeschrank bei 37°C.
Neben Lagerungsmedium und –zeit muss besonders die Beschaffenheit des Dentins
berücksichtigt werden, denn sklerotisch veränderte Areale, bedingt durch äußere
Reize, Karies oder dem Alter, erweisen sich im Rahmen der Adhäsivtechnik als
problematisch und verfälschen die Versuchsergebnisse [62]. Eine Hybridschicht und
Kunststoffzapfen können sich hier nicht vollständig ausbilden und so resultieren
niedrigere Haftwerte. Dukes und Van Meerbeek bestätigten diese These [20, 89]. Um
diese Fehlerquelle zu umgehen, wurden ausschließlich karies- sowie füllungsfreie
Testzähne verwendet. Nachdem es sich dabei weitgehend um retinierte
Weisheitszähne handelte, sind neben größeren Schwankungen bezüglich des
Zahnalters auch übermäßige Vorbelastungen durch exogene Faktoren
auszuschließen.
Im Gegensatz zur makromechanischen Füllungsverankerung kann das
Kavitätendesign bei der Anwendung der Adhäsivtechnik unter maximaler
Substanzschonung präpariert werden. Unterschnittpräparationen, Retentions- oder
Widerstandsformen sind bei adhäsiver Befestigung überflüssig [93]. Für die
vorliegende Arbeit wurden zur besseren Vergleichbarkeit einfach standardisierbare,
approximale Slotkavitäten präpariert. Im klinischen Alltag lässt sich diese ideale
Kavitätendimension bedingt durch die individuelle Kariesausdehnung oder das
Ausmaß der zu ersetzenden Restauration jedoch schwer realisieren.
Bei der Präparation des Dentins werden die von der Pulpa radiär ausstrahlenden
Dentintubuli je nach Verlaufsrichtung unterschiedlich getroffen. Inwieweit dies Einfluss
44 auf die Haftfestigkeit der Adhäsive nimmt, wird in der Literatur kontrovers diskutiert.
Während einige Autoren diese Wechselbeziehungen belegen, attestiert Phrukkanon in
seiner Studie, dass die Orientierung der Tubuli keinerlei Auswirkung auf die
Dentinhaftkraft hat [71]. Zur Vermeidung dieser möglichen Problematik wurden bei der
vorliegenden Testreihe die Proben generell unter der gleichen Vorgehensweise erstellt
und gelten daher als standardisiert und optimal vergleichbar.
Wie bereits beschrieben, entstehen bei der Polymerisation von Kompositfüllungen
Spannungen zwischen dem Zahn einerseits und der Füllung andererseits, wobei
gerade das Adhäsiv als Zwischenschicht stark beansprucht wird. In diesem
Zusammenhang muss der C-Faktor (configuration factor) der gelegten Füllung
berücksichtigt werden. Definitionsgemäß versteht man darunter das Verhältnis von
gebundener zu ungebundener Füllungsfläche [24]. Ein hoher C-Faktor, wie er
beispielweise beim Füllen von Slotversorgungen in einer Portion (Bulk-Technik) auftritt,
provoziert stärkere, interne Spannungen, die ein Abreißen der Füllungen von der
Klebeschicht verursachen kann [60]. Dagegen verringert ein kleinerer C-Faktor diese
Spannungskräfte und beugt somit einem Misserfolg der Adhäsivklebung vor. Das ist
der Grund für die Anwendung der Inkrementtechnik im Rahmen der konservierenden
Zahnrestauration, die auch in dieser Versuchsreihe zur Simulation reeller Konditionen
eingesetzt wurde.
Obwohl eine vollständige Aushärtung durch die Polymerisation der Füllung in
Inkrementen begünstigt wird, müssen zusätzlich die Wellenlänge, die Intensität sowie
die Anwendungsdauer des verwendeten Lichtes berücksichtigt werden [82].
Verschlechterte mechanische und physikalische Eigenschaften sowie eine geringere
chemische Stabilität zählen zu den negativen Folgeerscheinungen bei unzureichender
Polymerisation. Als weiterer, ungünstiger Nebeneffekt, der besonders im klinischen
Alltag zum Tragen kommt, muss mit einer vermehrten Diffusion unvernetzter
Monomermoleküle (Restmonomer) aus der Füllung gerechnet werden, die
toxikologische und allergologische Reaktionen beim Patienten hervorrufen [72]. Um
eine vollständige Polymerisation zu garantieren und somit den Restmonomergehalt zu
minimieren, ist eine ausreichende Belichtungsdauer gemäß Herstellerangaben obligat.
In dieser Arbeit erfolgte die Aushärtung des Komposits mit der Polymerisationslampe
PolyLux 2 (Kavo, Biberach, D) für je 40 Sekunden pro Inkrement in einem für die
Initiatoren kompatiblen Wellenlängenbereich sowie unter ausreichender Lichtintensität.
Zur Ermittlung der Haftkraft im Microtensileversuch werden die präparierten und
gefüllten Zähne in Teststäbchen zersägt. Dieser Vorgang stellt eine zusätzliche
Belastungsprobe für den Zahn-Komposit-Haftverbund dar [1]. Durch das Sägen selbst
45 sowie auch durch die Übertragung von leichten Vibrationen durch das Sägeblatt
können feine, optisch nicht erkennbare Mikrorisse entstehen, die das Ergebnis negativ
beeinflussen.
Wie Sano et al. in einer Veröffentlichung aus dem Jahr 1994 belegen konnte, hat auch
die Größe der zu testenden Klebefläche einen entscheidenden Einfluss auf das
Ergebnis. Durch deren Vergrößerung kommt es infolge der steigenden Anzahl an
Defekten zu einer Abnahme der Haftkraft [78]. Um diese mögliche Fehlerquelle
auszuschließen wurden für die vorliegende Arbeit ausschließlich Stäbchen mit einem
standartisierten Durchmesser von 1mm² verwendet.
Ein weiterer Faktor, der die Haftkraft von Adhäsiven entscheidend beeinflusst, ist der
unterschiedliche thermische Ausdehnungskoeffizient des Füllungsmaterials und der
natürlichen Zahnhartsubstanz. Bei schwankenden Temperaturen, wie nach dem
Genuss von heißen oder kalten Speisen, führen diese Dimensionsänderungen zu einer
erheblichen Stressbelastung der Klebefläche. Je nach Haftkraftstärke des verwendeten
Adhäsivsystems kommt es folglich zu adhäsiven oder kohäsiven Versagen. Um die im
Mund vorkommenden Temperaturschwankungen möglichst naturgetreu zu simulieren,
wurden die Testzähne in diesem Versuchsaufbau einer thermischen
Wechselbelastung ausgesetzt [2].
7.1.2 Testverfahren
Zur Qualitätsanalyse von Adhäsiven in Kombination mit Kompositfüllungen stehen
verschiedene, wissenschaftlich anerkannte Testverfahren zur Verfügung. Da klinisch-
prospektive Studien durch eine lange Versuchslaufzeit bis zum Vorliegen der
endgültigen Resultate limitiert sind, werden mehrheitlich in-vitro-Studien unter Imitation
kliniknaher Rahmenbedingungen angewandt. Diese labortechnischen Testverfahren
werden in zwei Gruppen eingeteilt, die funktionalen Kavitätentests und die
Trennverfahren.
7.1.2.1 Funktionale Kavitätentests
Die Randspaltanalyse ist für die Zahnmedizin der bedeutsamste Versuch aus der
Gruppe der funktionalen Kavitätentests. Die Probenzähne werden hier nach
Kavitätenpräparation und adhäsiver Füllung abgeformt und repliziert, so dass sie
anschließend unter dem Rasterelektronenmikroskop ausgewertet werden können. Zu
betonen ist, dass bei diesem Versuchsverfahren nicht die Bestimmung der Haftkraft
46 der Adhäsivsysteme im Vordergrund steht (wie in dieser Arbeit), sondern vielmehr
durch Überprüfung der Füllungsränder unter dem Mikroskop nach dem Kriterium
„perfekter Rand“ der Prozentsatz des kontinuierlichen Übergangs zwischen Füllung
und Zahn gemessen wird [44]. In Verbindung mit Ermüdungstests wie dem
Thermocycling oder einer Kausimulation kann die natürliche, intraorale Situation
nahezu identisch nachempfunden werden. Hinzu kommt außerdem, dass sich der C-
Faktor (= Verhältnis von gebundener zu ungebundener Kompositoberfläche) der
gelegten Füllungen stark an den klinisch relevanten Kriterien orientiert. Der große
Arbeits- und Materialaufwand ist jedoch die Kehrseite der Randspaltanalyse [38].
7.1.2.2 Trennverfahren
Die Trennverfahren wie der Scher-, Zug-, Ausstoß- und Microtensileversuch
repräsentieren häufig verwendete Methoden zur Evaluation der Haftfähigkeit von
Adhäsiven.
A.Scherversuch
Zur Vorbereitung des Scherversuchs werden die Probenzähne oberflächlich plan
geschliffen und eingeebnet. Nach Applikation des zu untersuchenden Adhäsivsystems
polymerisiert man im nächsten Arbeitsschritt das Füllungsmaterial in Form eines
zylindrischen Körpers auf diese Oberfläche auf, wobei mit Hilfe einer Schablone die
einheitliche Normierung dieser Kompositzylinder sichergestellt wird. Im Anschluss
daran werden die Testzähne in destilliertem Wasser gelagert und wahlweise einer
thermischen Wechselbelastung unterworfen. Das nachfolgende Testverfahren misst
die Kraft, die anzuwenden ist, um den zylindrischen Füllungsprüfkörper in einem
Winkel von 90° von der Zahnoberfläche abzuscheren. Die schnelle und relativ simple
Versuchsdurchführung kann als Vorteil des Scherversuchs angeführt werden. Weil
zahlreiche, bereits durchgeführte Vergleichsstudien zur Gegenüberstellung existieren,
wird außerdem die Einordnung und Bewertung der eigenen Testresultate vereinfacht.
Jedoch weist dieser in-vitro-Versuch auch einige Nachteile auf: Neben dem niedrigen
C-Faktor, der zum Aufbau ungünstiger Spannungsverhältnisse führt, wird die
Polymerisationsschrumpfung des Komposits nicht beachtet. Darüber hinaus entstehen
beim Abscheren Kerbspannungen und ab einer Kraft von 15 MPa Dentinausrisse.
Nachdem pro Testzahn maximal zwei Kompositprüfkörper aufpolymerisiert werden
können und eine Ermittlung der Haftkraft am kariösen Dentin kaum durchführbar ist,
erfordert dieser Versuch eine aufwändige Materialbeschaffung und kann bei
47 Missachtung von sklerotisch veränderten Dentinarealen verfälschte Ergebnisse liefern
[38].
B. Zugversuch
Die Vorbereitung der Testzähne für den Zugversuch entspricht der des Scherversuchs.
Die Haftkraft des zu untersuchenden Adhäsivs wird hier jedoch durch die Kraft
bestimmt, die aufgewendet werden muss, um den Prüfkörper senkrecht von der planen
Oberfläche abzuziehen. Die Vor- und Nachteile des Zugversuchs sind mit denen des
Scherversuchs vergleichbar [38].
C. Ausstoßversuch
Ein weiteres Trennverfahren zur Bestimmung der Adhäsivhaftkraft ist der von Richard
H. Roydhouse im Jahre 1970 beschriebene Ausstoßversuch [77]. Dazu wird aus der
Zahnkrone der Testzähne eine Schmelz-Dentinscheibe herausgesägt, in die man
zentral eine konische, genormte Kavität präpariert. Diese wird nach Vorbehandlung mit
den entsprechenden Adhäsiven mit Kompositmaterialien restauriert und anschließend
in destilliertem Wasser gelagert. Auch hier besteht die Möglichkeit die Prüfkörper
zusätzlich einer Temperaturwechsellast zu unterwerfen. Die Kraft, die senkrecht zur
Zahnscheibe ansetzt und zum Ausstoßen der Füllung aufgewendet werden muss, wird
dann beim eigentlichen Versuch gemessen. Besonders vorteilhaft an diesem
Versuchsaufbau ist der kliniknahe C-Faktor der Füllung, der ungünstigen, internen
Materialspannungen vorbeugt. Desweiteren wird hier die Polymerisationsschrumpfung
des Kunststoffs berücksichtigt. Dentinausrisse sind beim Ausstoßversuch
auszuschließen. Die zusätzliche Option eine Randspaltanalyse oder einen
Ermüdungsversuch durchführen zu können, verschafft dem Testverfahren ein größeres
Mess- sowie Beurteilungsspektrum, so dass dies ebenfalls positiv vermerkt werden
kann. Jedoch erfordert der Ausstoßversuch einen enormen Arbeits- sowie
Materialaufwand und setzt entsprechende Fachkenntnisse voraus. Auch hier ist eine
Bestimmung der Haftkraft am kariösen Dentin nicht möglich [38].
D. Microtensile-Verfahren
Nachdem die Durchführung des Microtensile-Versuchs bereits in Abschnitt 5.6 dieser
Arbeit erläutert wurde, sollen im Folgenden lediglich die Vor- und Nachteile diskutiert
werden: Der Test erweist sich als besonders materialeinsparend, denn aus einem
einzelnen Zahn können bis zu 40 Prüfstäbchen mit Klebeflächen der Dimension 1x1
mm2 gewonnen werden. Zudem erlauben die zahlreichen, kleinen Proben eine
Beurteilung der Zuverlässigkeit dieses Testsystems. Ebenfalls ist eine Evaluation
regional unterschiedlicher Haftwerte möglich. Demgegenüber ist besonders der exakte
48 Sägevorgang anspruchsvoll und setzt fachkundliche Erfahrungen voraus. Als weiterer
Nachteil erweist sich der Umgang mit den Teststäbchen als äußerst sensitiv, weil sie
zum einen sehr bruchanfällig sind und zum anderen eine erhöhte Austrocknungsgefahr
bei unsachgemäßer Lagerung besteht [1]. Adhäsive mit Haftwerten unter 5 MPa
versagen meist schon bei der Probenherstellung und machen somit den anschließend
geplanten Zugversuch unmöglich [38]. Wie schon in Abschnitt 5.6 angedeutet, ist auf
die korrekte Fixierung der Teststäbchen in der vorgesehenen Halterung zu achten, um
die Testresultate nicht zu verfälschen.
7.2 Diskussion der Ergebnisse
In der vorliegenden Studie wurden zwei Komposite mit unterschiedlichen
Polymerisationskonzepten unter Verwendung von Dentinadhäsiven mit verschiedenen
Adhäsionsstrategien getestet.
Im direkten Vergleich der beiden Kompositklassen konnte das innovative Filtek™
Silorane durchaus überzeugen, vorausgesetzt das zugehörige Adhäsiv wurde
verwendet. Somit hält die Firma 3M ESPE vermutlich ihr Versprechen, einen Kunststoff
mit minimaler Polymerisationsschrumpfung kreiert zu haben. Es liegt nahe, dass die
neuartigen, ringöffnenden und damit zunächst volumenvergrößernden Monomere dafür
verantwortlich sind, der anschließenden Polymerisationsschrumpfung derart stark
entgegenzuwirken so, dass dies einen positiven Effekt auf den Dentin-Komposit-
Haftverbund hat. Die Versuchsergebnisse der vorliegenden Studie sowie auch bereits
durchgeführte Studien von Ilie et al.,Weinmann et al. und Lien et al. bekräftigen diese
These [40, 47, 97]. Im Gegensatz dazu fiel die Dentinhaftkraft aller hier verwendeten,
Methacrylat-basierten Komposite geringerer aus. Bedingt durch die Annäherung der
Moleküle im Polymer ohne vorherige Expansion und der damit verbundenen, größeren
Volumenkontraktion kann das traditionelle Polymerisationskonzept dem Fortschritt der
Siloranekomposite nicht Stand halten.
Laut einer Studie von Van Ende et al. wird die µ-TBS jedoch eher durch Faktoren wie
dem Kavitätendesign oder der Fülltechnik, als durch den Polymerisationsablauf des
Kunststoffs selbst beeinflusst. Denn hier konnte gezeigt werden, dass beim Füllen von
flachen Kavitäten nach der Bulk-Technik die Dentinhaftkraftwerte des
Siloranekunststoffs enorm abfallen und somit dem modifizierten,
volumenvergrößernden Aushärtungsvorgang keine Bedeutung mehr zukommt [87].
Auffällig ist desweiteren, dass das neuartige, ringöffnende Komposit Silorane in
Kombination mit dem speziell dafür konzipierten Silorane System Adhäsiv die besten,
49 dem gegenüber aber das gleiche Produkt unter Anwendung eines herkömmlichen
Adhäsivs die schlechtesten Dentinhaftwerte lieferte. Als mögliche Ursache dafür wird
die ausgeprägtere, hydrophobe Eigenschaft des Filtek™ Silorane angesehen. Die
Überbrückung zum hydrophilen Dentin wird folglich nur durch ein passendes
Adhäsivsystem gewährleistet, welches ein spezielles, hydrophobes Bond enthält, das
den erwünschten dauerhaften Zahn-Komposit-Verbund ermöglicht. Eine von Mine
durchgeführte Studie aus dem Jahr 2010 kommt ebenfalls zu diesem Ergebnis [52].
Die Tatsache wird auch durch das schlechte Abschneiden des Siloranekunststoffs in
Verbindung mit dem herkömmlichen, praxisbewährten Adhäsiv Syntac® belegt.
Obwohl das Etch-and-rinse-Präparat ebenfalls ein separates Bonding Agent enthält
und zahlreiche Studien diesem Produkt hervorragende Haftwerte attestieren, konnte es
als Basis für den Kunststoff Silorane in dieser Testreihe nicht überzeugen.
Zur genaueren Beurteilung des Adhäsivpräparats findet sich in der Literatur eine
Untersuchung von Navarra et al., in welcher er das Silorane System Adhäsiv einem
etablierten 2-Schritt-Self-Etch Produkt (Clearfil SE Bond) gegenüberstellte: hier konnte
sich das innovative Produkt bedingt durch eine hohe Konversionsrate und dem damit
garantierten, stabilen Haftverbund durchsetzen [59]. In wieweit sich dieses System
jedoch auch in Langzeiterfolgen behaupten kann, bleibt abzuwarten.
Wie bereits dargestellt, wurden durch die zusätzliche Konditionierung der Kavität mit
Phosphorsäure vor der Applikation des Silorane System Adhäsiv und dem
Siloranekomposit die maximalsten Dentinhaftwerte dieser Testreihe erreicht.
Verantwortlich dafür ist zum einen die stärkere Demineralisationskraft der H3PO4.
Während bei der alleinigen Anwendung des Self-etch-Präparates das Dentin durch die
sauren Monomermischungen im Primer lediglich oberflächlich dekalzifiziert wird, löst
die Phosphorsäure auch tieferliegende, anorganische Bestandteile heraus [11]. In der
Fachliteratur findet man für dieses mikroretentives Ätzmuster Werte von 5 µm. Daraus
resultiert ein besseres Interaktionsmuster in Form einer ausgeprägten Hybridschicht
sowie Kunststofftags, was sich in den höheren Haftwerten wiederspiegelt. Eine andere
Ursache für das bessere Abschneiden der Etch-and-rinse-Technik liegt in dem
Umgang mit der Schmierschicht. Diese wird bei allen Etch-and-rinse-Adhäsiven
zusammen mit der Phosphorsäure nach dem Ätzvorgang komplett aus dem System
entfernt [35]. Anders verhält es sich bei den Self-Etch-Präparaten: Nachdem hier der
Primer für die simultane Demineralisation von Schmelz und Dentin zuständig ist und
dieser lediglich verblasen wird, verbleibt die Schmierschicht in modifizierter Form in der
Kavität und wird so automatisch in den Haftverbund mit integriert [7, 83, 93].
Zusammengesetzt aus Bakterien und Zellresten und folglich instabil, kann die smear
layer den adhäsiven Klebeverbund negativ beeinflussen.
50 Besonders hervorzuheben sind im diesen Zusammenhang auch die Ergebnisse des
Thermocyclings: Während bei allen anderen Testgruppen eine signifikante Abnahme
der Haftkraft festzustellen war, fiel der Unterschied in Gruppe 3 äußerst geringfügig
aus. Selbst unter starken Temperaturschwankungen bewährte sich das neuartige
Kompositsystem in Kombination mit vorheriger Konditionierung und behielt den
Spitzenplatz bei. Die minimale Differenz der Haftkraftwerte vor und nach der
thermischen Wechsellast wies keine Signifikanz auf.
Um die Ergebnisse des Thermocyclings konkreter auswerten zu können, wäre jedoch
eine zusätzliche Beurteilung der Füllungsränder im Rahmen einer Randspaltanalyse
angebracht: Eine in-vivo Studie von Schmidt et al. hat sich mit der Frage beschäftigt, in
wieweit sich die geringere Polymerisationsschrumpfung von FiltekTM Silorane
verglichen mit einem Methacrylat-basierten Kunststoff (CeramXTM) auf die marginale
Adaptation auswirkt. Die Hypothese, dass die Anwendung des ringöffnenden
Komposits einen positiven Effekt auf das Randspaltverhalten hat, konnte nicht bestätigt
werden. Wie schon bei der oben erwähnten Arbeit von Van Ende begründen die
Autoren auch hier ihre Ergebnisse mit der untergeordneten Bedeutung des
volumenreduzierten Polymerisationsablaufs. Faktoren wie die Erfahrung des
Behandlers, die Art der verwendeten Polymerisationslampe oder Politur spielen für die
marginale Adaptation eine wesentlich wichtigere Rolle [80].
Die Testergebnisse bei der Verwendung der herkömmlichen, Methacrylat-basierten
Kunststoffe variieren je nach verwendetem Adhäsiv. Obwohl in dieser Versuchsreihe
nicht die Analyse der verschiedenen Adhäsivklassen im Fokus steht, soll im Folgenden
kurz darauf eingegangen werden:
Methacrylat-basierte Kompositfüllungen wurden in Kombination mit einem 4-Schritt-
Etch-and-Rinse (Syntac®), einem 3-Schritt-Etch-and-rinse (Saremco), einem 2-Schritt-
Self-Etch (FL Bond II) sowie zwei All-in-One Adhäsiven (Xeno® V und AdheSE® One
F VivaPen®) gelegt. Systeme, wie Saremco, mit einem separaten
Konditionierungsschritt vor dem Auftragen des eigentlichen Adhäsivs dominieren nach
wie vor mit höheren Dentinhaftwerten im Vergleich zu den anderen Klassen. Zwar wird
der Behandlungsablauf der Etch-and-rinse-Produkte als äußerst aufwändig kritisiert,
doch genau diese Tatsache ist verantwortlich für das hervorragende Abschneiden
dieser Gruppe [17, 29]. Die einzelnen Lösungen werden nacheinander appliziert und
können so, ohne sich gegenseitig zu beeinflussen, ihre vollständige Wirkung entfalten.
Außerdem wird hier die wet-bonding Problematik umgangen, weil alle
Mehrflaschenadhäsive genügend Wasser enthalten, um das kollabierte
Kollagennetzwerk wiederaufzurichten. In Folge dessen können unter korrekter
51 Verarbeitung dieser Adhäsivklasse die maximalsten Haftwerte erzielt werden.
Frankenberger attestierte dies bereits in zahlreichen Untersuchungen [27]. Nur die
Resultate des Mehrflaschenadhäsivs Syntac® konnten in der durchgeführten Studie
nicht überzeugen. Nachdem sich dieses Präparat jedoch bereits in zahlreichen
Untersuchungen bewährt hat, ist das schlechte Abschneiden mit
Chargenschwankungen zu erklären.
Desweiteren sind Präparate mit einem separaten, hydrophoben Bonding Agent den All-
in-one-Fläschchen überlegen, denn dieses garantiert dem System eine suffiziente
Dentinhaftung und beugt somit postoperativen Hypersensitivitäten vor [30]. FL Bond II
repräsentiert in der vorliegenden Arbeit einen Vertreter dieser 2-Schritt-Self-Etch-
Adhäsive mit zufriedenstellenden Ergebnissen.
Die Effizienz der All-in-one-Adhäsive ist nach wie vor kritisch zu betrachten. Durch die
Zusammenfassung aller Komponenten in einer Flasche weist das Präparat selbst nach
Polymerisation noch eine solche Hydrophilie auf, dass es für Flüssigkeiten permeabel
ist [86]. Die Gefahr eines klinischen Misserfolgs wegen postoperativer Beschwerden
scheint vorprogrammiert. Dementsprechend erhält man als Resultat niedrigere
Haftwerte.
52 8. Schlussfolgerung:
Die Resultate der vorliegenden in-vitro-Studie lassen sich wie folgt zusammenfassen:
1. Im Rahmen der Anwendung von Kompositen als plastisches Füllungsmaterial
spielt die Auswahl des passenden Adhäsivsystems nach wie vor eine
entscheidende Rolle. Anhand der unterschiedlichen Messwerte für die
regionale Dentinhaftung je nach verwendetem Adhäsiv konnte eindeutig belegt
werden, dass Mehrflaschenadhäsive bzw. Systeme mit separatem Bonding
Agent den Einfläschchenpräparaten überlegen sind. Auch wenn Dentalfirmen
die Zahnärzte mit scheinbaren Vorteilen wie Zeitersparnis oder verkürzten
Applikationsschritten locken, sollten zur Vorbeugung von postoperativen
Hypersensitivitäten den herkömmlichen, praxisbewährten Präparaten der
Vorzug gegeben werden. Gerade am Beispiel des neuartigen Komposits
Silorane kann die Bedeutung bei der Auswahl des richtigen Adhäsivs
veranschaulicht werden: das Komposit erzielte mit dem dazugehörigen Adhäsiv
die maximalsten Dentinhaftwerte dieser Testreihe. Dagegen lieferte der gleiche
Kunststoff in Kombination mit einem x-beliebigen Adhäsivpräparat die
schlechtesten Ergebnisse.
2. Im Hinblick auf die zwei verschiedenen, getesteten Kompositklassen bleibt
festzuhalten, dass sowohl mit dem herkömmlichen, metacrylatbasierten
Kunststoff sowie auch mit dem neuartigen, ringöffnenden Silorane
zufriedenstellende Haftwerte erreicht werden können. Die Strategie der Firma
3M ESPE mit ihrer innovativen, ringöffnenden Komposittechnik beschreitet
einen neuen Lösungsweg zur Reduktion der Polymerisationsschrumpfung und
gibt somit Anlass zur Hoffnung, dass die Kunststoffweiterentwicklung und
Optimierung noch lange nicht abgeschlossen ist. Inwieweit Silorane im
Praxisalltag angenommen wird und wie die Langzeiterfolge des Produktes
ausfallen, bleibt jedoch noch abzuwarten.
53 9. Literaturverzeichnis
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BisEMA Bisphenol-A-Ethylen-Methacrylat
Bis-GMA Bisphenol-A-Diglycidyl-Methacrylat
C-Faktor configuration factor
EDTA Ethylendiamintetraessigsäure
EGDMA Ethylenglykol-dimethacrylat
H3PO4 Phosphorsäure
HEMA Hydroxyethylmetacrylat
Si-OH Siliziumhydroxid
S-PRG Surface Pre-Reacted Glass-Ionomer
Std.abw Standardabweichung
TEGDMA Triethylenglycol-dimetacrylat
UDMA Urethandimethacrylat
Untergr. Untergruppe
64 11. Danksagung
In erster Linie möchte ich mich herzlichst bei meinem Doktorvater Herrn Prof. Dr.
Frankenberger bedanken. Nicht nur durch die Überlassung des interessanten
Dissertationsthemas, sondern auch durch seine freundliche und unterstützende
Betreuung war er mir eine stetige Hilfe bei der Entstehung dieser Arbeit.
Auch Herrn Prof. Dr. Petschelt danke ich sehr für die Möglichkeit, die Räumlichkeiten
und Arbeitshilfen der Erlanger Zahnklinik nutzen zu dürfen, die für die Erstellung der
Arbeit nötig waren.
Zuletzt möchte ich noch meiner Familie, vor allem meiner geliebten Mama danken, die
mich mit ihrer geduldigen Art und liebevollen Verpflegung während der Erstellung der
Arbeit tatkräftig unterstützt hat.