Evaluation der adhäsiven Leistungsfähigkeit eines ... · microleakage testing. Six teeth of each...
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Evaluation der adhäsiven Leistungsfähigkeit eines
innovativen Schichtkonzepts
Der Medizinischen Fakultät
der
Friedrich-Alexander-Universität
Erlangen-Nürnberg
zur
Erlangung des Doktorgrades Dr. med. dent.
vorgelegt von
Florian Albrecht
aus Schillingsfürst
Als Dissertation genehmigt
von der Medizinischen Fakultät
der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
Tag der mündlichen Prüfung: 06.10.2014
Vorsitzender des Promotionsorgans: Prof. Dr. med. Dr. h.c. J. Schüttler
Gutachter: Prof. Dr. med. dent. A. Petschelt
PD Dr. med. dent. M. Taschner
Gewidmet meinen Eltern
Inhaltsverzeichnis
1. Zusammenfassung ................................................................................................. 1
Summary ................................................................................................................ 3
2. Einleitung ................................................................................................................ 5
3. Literaturübersicht ................................................................................................... 7
3.1 Schmelzhaftung................................................................................................. 7
3.2 Dentinhaftung .................................................................................................... 9
3.3 Dentinhaftvermittler ........................................................................................ 12
3.4 Füllungskunststoffe ........................................................................................ 23
3.5 Möglichkeiten der In vitro Untersuchung von Füllungen ............................. 30
4. Fragestellung ........................................................................................................ 32
5. Material und Methode .......................................................................................... 33
5.1. Versuchsvorbereitung ................................................................................... 33
5.2 Legen der Füllungen ....................................................................................... 33
5.3 Microtensileversuch ........................................................................................ 39
5.4. Farbstoffpenetrationsversuch ....................................................................... 41
5.5 Statistische Auswertung ................................................................................. 45
6. Ergebnisse ............................................................................................................ 46
6.1 Ergebnisse der Microtensile Versuche .......................................................... 46
6.2 Ergebnisse der Farbstoffpenetrationsversuche ........................................... 52
7. Diskussion ............................................................................................................ 55
8. Literaturverzeichnis .............................................................................................. 62
9. Verzeichnisse ........................................................................................................ 70
10. Anhang ................................................................................................................ 72
Danksagung .............................................................................................................. 78
1
1. Zusammenfassung
Hintergrund und Ziel
Ziel dieser in vitro Studie war es, die adhäsive Leistungsfähigkeit und
Randdichtigkeit eines innovativen, autokatalytisch aushärtenden, Einschicht-
konzepts gegenüber der adhäsiven Leistungsfähigkeit und Randdichtigkeit der
Inkrementtechnik mit einem etablierten Nanohybridkomposit zu evaluieren.
Material und Methode
In 64 extrahierte, kariesfreie dritte Molaren wurden standardisierte okklusale
Klasse I Kavitäten mit einem Durchmesser und einer Tiefe von jeweils 3 mm
präpariert. Danach wurden die Zähne zufällig auf 4 Gruppen zu je 16 Zähnen
aufgeteilt. Die ersten beiden Gruppen wurden nach Phosphorsäureätzung mit
den Adhäsivsystemen Syntac (Ivoclar Vivadent) und XP Bond (Dentsply
DeTrey) vorbehandelt, anschließend mit dem Nanohybridkomposit Grandio
(VOCO) in Inkrementtechnik gefüllt. In der dritten Gruppe wurde das
selbstätzende Adhäsivsystem AdheSE (Ivoclar Vivadent) verwendet, das Legen
der Füllungen erfolgte ebenfalls mit dem Füllungskunststoff Grandio in
Inkrementtechnik. Bei den Weisheitszähnen der Gruppe 4 wurde der
Kavitätenboden, sowie die Kavitätenwände, nach dem Ätzen und Bonden
(Syntac) mit einer dünnen Schicht Relaxx Flow (Cumdente GmbH) benetzt.
Anschließend wurde die restliche Kavität mit dem autokatalytisch aushärtenden
Clear Paste (Cumdente GmbH) in Einschichttechnik gefüllt und nach 2 min
Aushärtezeit das darunterliegende Flow für 40 s polymerisiert. Alle Zähne
wurden nach dem Legen der Füllungen für sechs Monate bei 37°C in Wasser
eingelagert.
Um die Randdichtigkeit der Füllungen zu beurteilen, wurde mit jeweils 10
Zähnen aus einer Gruppe ein Penetrationsversuch mit 0,5%-iger Fuchsinlösung
durchgeführt. Nach der Lagerung (24 h, 37°C) wurden die Zähne mit einer
Diamantsäge in oro-vestibulärer Richtung in drei Scheiben geschnitten und die
Penetrationstiefe mit Hilfe eines Lichtmikroskops bestimmt. Die Einteilung der
2
Penetrationstiefe erfolgte in fünf Stufen (0–4). Die übrigen 6 Zähne jeder
Gruppe wurden in 0,7 mm dünne Scheiben geschnitten, diese Scheiben
wiederum in 0,7 mm dünne Stäbchen. Die so gewonnen Proben wurden in
einer Universalprüfmaschine mit Hilfe von Klebewachs fixiert und mit einer
Querhaupt-Geschwindigkeit von 1 mm/min bis zum Bruch belastet. Die
Frakturanalyse der Dentinstäbchen erfolgte mit Hilfe eines Rasterelektronen-
mikroskopes.
Ergebnis
Sowohl bei der Mikrozugfestigkeit, wie auch bei den Penetrationstests, erzielte
die mit Licht polymerisierte Inkrementtechnik bessere Resultate wie die
autokatalytisch aushärtende Einschichttechnik. Bei der Microtensiletestung
schnitt das Einflaschen Bondingsystem XP-Bond (22,6 N/mm²), vor dem
selbstätzenden Zweiflaschen Adhäsiv AdheSe (19,7 N/mm²), dem Drei-
Flaschensystem Syntac (10,5 N/mm²) und Syntac in Kombination mit Clear
Paste (6,4 N/mm²) am besten ab.
Die Penetrationstiefe war im Schnitt am geringsten bei Syntac in Verbindung
mit Grandio (Score: 0,27), gefolgt von XP-Bond (Score: 0,53) und AdheSe
(Score: 0,79), was einer Penetrationtiefe bis in den Schmelz entspricht. Die
tiefste Penetration war bei den Zähnen der Gruppe Clear Paste (Score: 2,14) zu
erkennen, was im Mittel eine Eindringtiefe des Farbstoffes bis in das Dentin
darstellt.
Schlussfolgerung
Das Einschichtkonzept Clear Paste der Firma Cumdente ist in dieser Studie im
Hinblick auf Verbundstärke und Randdichtigkeit der Inkrementtechnik mit den
getesteten drei Adhäsiven (AdheSe, Syntac, XP-Bond) und dem Kunststoff
Grandio unterlegen. Auf Grund dieser Arbeit ist es momentan kritisch zu sehen,
für die in dieser Dissertation verwendete Kavitätengröße (3x3x3 mm) das
Einschicht-Füllungssystem Clear Paste im Praxisalltag einzusetzen.
3
Summary
Objective
The aim of this in-vitro study was to evaluate the microtensile bond strength and
the microleakage of a new resin composite and a securely established resin
composite with different adhesives and a different filling technique.
Material and Method
Sixty-four intact, caries-free, third human molars were randomly divided into
four groups of 16 teeth. Standardized Class I cavities were prepared (3x3 mm)
and restored, after etching (group 1, 3, 4) with different bonding systems. The
adhesive materials were: a 4-step etch and rinse adhesive Syntac (Group 1 and
4), a 2-step self-etch adhesive AdheSE, a 2-step self-priming adhesive XP
Bond. The Groups 1–3 were restored with the resin composite Grandio in
incremental technique. Group 4 was filled with a layer of Relaxx flow (not cured)
and then with a chemical curing resin composite Clear Paste in bulk technique.
After two minutes of chemical curing the flow was irradiated for 40 seconds. The
teeth were stored in water (6 month, 37°C) before microtensile and
microleakage testing. Six teeth of each group were sectionated with a diamond
saw in small rods on which a microtensile test was carried out. Cross-head
speed of the universal testing machine was 1mm/min. Fracture modes were
examined with an scanning electron microscope. Ten teeth of each group were
subjected to a penetration test with 0.5% basic fuchsine (24 h, 37°C). The teeth
were oro-vestibular sectionated in three discs. The penetration depth of the
basic fuchsine was inspected with an optical microscope. Dye penetration was
then evaluated using a 0–4 score scale.
Result
Microtensile testing and microleakage testing achieved better results for the
securely established light curing resin with different bonding systems as for the
autocatalytic curing resin Clear paste. The results of microtensile testing were:
4
XP-Bond 22,6 N/mm², AdheSe 19,7 N/mm², Syntac with the resin Grandio
10,5 N/mm² and last Syntac with Clear Paste 6,4 N/mm². The evaluation of dye
penetration yielded following score results: Syntac joined with Grandio 0,27,
XP-Bond 0,53, AdheSe 0,79 and Syntac combined with Clear Paste 2,14. The
lower the value of the score, the better the microleakage results.
Conclusion
More in vitro studies and clinical studies are still needed to prove the superiority
of this new group of bulk filling dental materials over modern hybrid composites,
which are used with the etablished incremental technique. Because of the
poorer results in microleakage und microtensile testing, for now the daily clinical
use of the bulk filling system Clear Paste should be critically scrutinized.
5
2. Einleitung
Nach mehr als einem Jahrhundert lösen Compositematerialien heute immer
häufiger das Amalgam als direkten Füllungswerkstoff im Seitenzahnbereich ab.
Durch ein stärkeres ästhetisches Empfinden der Patienten, größerer Nachfrage
nach zahnfarbenen Restaurationen, dem schlechten Ruf des Amalgams und
dem täglichen Einsatz in der Praxis werden von der Industrie immer mehr
Komposit- und Adhäsivsysteme angeboten [95].
Der Trend im dentalen Adhäsivbereich geht hierbei zu Systemen die immer
weniger Zwischenschritte benötigen, um so die Techniksensitivität und den
Zeitfaktor zur minimieren. Dentale Kunststoffe finden wegen ihres breiten
Einsatzspektrums, in allen Bereichen der Zahnmedizin ihre Anwendung. Auf
Grund der Möglichkeit, defektorientiert und substanzschonend Kavitäten zu
präparieren und nicht mehr der Black´schen Präparationsregel „extension for
prevention“ folgend, sowie der guten Farb- und Formgestaltung, finden
Composite in der Zahnerhaltung Anwendung bei der Fissurenversiegelung, wie
auch bei der direkten Füllungstherapie von Klasse I-IV Kavitäten [111]. In der
Kieferchirurgie und Kieferorthopädie dienen Kunststoffe häufig zum Schienen
von Zähnen, sowie zum Befestigen von Schienen und Brackets. In der Prothetik
werden Compositesysteme bei Stumpfaufbauten, bei der adhäsiven Be-
festigung von Wurzelstiften, beim definitiven Befestigen von Zahnersatz und
indirekten Restaurationen wie In- und Onlays, eingesetzt. Der praktizierende
Zahnarzt steht heute vor einer Vielzahl von Adhäsivsystemen und
unterschiedlichsten Füllungskompositen. Bei den Adhäsiven kann man
zwischen „etch & rinse“ und „self-etch“ Produkten unterscheiden [81, 117].
Diese können dann nochmals in ein bis drei Schritt oder ein bis drei
Flaschensysteme unterteilt werden. Der grundsätzliche Unterschied zwischen
beiden Klassen liegt in dem, zum Teil modifizierten, Vorhandensein („self-etch“)
bzw. dem vollständige Entfernen („etch & rinse“) der Schmierschicht, welche
zwangsläufig infolge der Kavitätenpräparation mit rotierenden Diamanten
entsteht [22, 75].
6
Bewährte „etch & rinse“ Systeme zeigen seit vielen Jahren, im Schmelz und
Dentin, gute Haftwerte und zufriedenstellende Randspaltqualitäten und gelten
daher als Goldstandard bei der adhäsiven Verankerung von direkten und
indirekten Restaurationen. Selbstätzende Systeme, vornehmlich aus der
siebten Generation, nähern sich aber den Werten von „etch & rinse“ Produkten,
vor allem im Dentinbereich, durchaus an [37, 47, 58]. Der Vorteil von „self-etch“
Produkten ist zum einen die Zeitersparnis, die zum Beispiel bei der
Kinderbehandlung von Vorteil sein kann, zum anderen werden Ausfälle in Folge
der Phosphorsäureätzung (Übertrocknung des geätzten Dentins, postoperative
Hypersensitivitäten, Überätzen) und damit ein schlechterer Haftverbund der
Restauration, einhergehend mit kürzeren klinischen Überlebensraten, reduziert.
Diese Zeitersparnis fällt aber eher weniger ins Gewicht, da die selbstätzenden
Adhäsive oft mehrmals aufgetragen werden müssen und die Schmelzhaftung
verbessert werden kann, indem der Schmelz vorher mit Phosphorsäure selektiv
geätzt wird [35, 104].
Für den klinischen Langzeiterfolg einer Kompositrestauration sind
unterschiedliche Faktoren, abhängig von Material, Behandler und Patient
verantwortlich [51]. Für In-vivo Studien werden meist modifizierte United-States-
Public-Health-Service-(USPHS)-Kriterien zur Beurteilung einer Restauration
herangezogen, wie zum Beispiel: Farbe, anatomische Form, Approximal-
kontakt, Sensitivität, Randverfärbung, Randschluss, Fraktur und Verlust [53,
89, 90]. Je nach Studie erreichen Füllungskunststoffe für direkte Restaurationen
im Seitenzahnbereich in Klasse I und II Kavitäten ähnliche, oder sogar
geringere jährliche Verlustraten als das weniger techniksensitive Amalgam.
Direkte Füllungen, sind den indirekten Versorgungen, hinsichtlich der klinischen
Überlebensrate aber noch unterlegen. Jährliche Verlustraten liegen für
Kompositfüllungen bei 0–9%, für Amalgam bei 0-7%, für konventionelle
keramische Arbeiten bei 0–7,5%, für cad/cam gefertigte keramische
Restaurationen bei 0–4,4% und für Gold In- und Onlays bei 0–5,9% [52, 65].
7
3. Literaturübersicht
3.1 Schmelzhaftung
Mit 93–95 Gew.-% anorganischen Strukturen, zum größten Teil aus dem hexa-
gonalen Kristallsystem Hydroxylapatit als Grundbestandteil, 1,5–4 Gew.-%
Wasser und 1 Gew.-% organischen Strukturen ist der Zahnschmelz die härteste
Struktur im menschlichen Körper. Schmelz besteht hauptsächlich aus
Verbindungen der chemischen Elemente Calcium, Phosphor, Magnesium und
Natrium sowie den anorganischen Salzen der Kohlensäure, den Carbonaten.
Des Weiteren sind mehr als 40 verschiedenen Elemente als Spuren im
Zahnschmelz vorhanden, wovon Fluorid mit einem kariesprotektiven Effekt
hervorzuheben wäre [48, 50].
Die Apatitkristalle des Zahnschmelzes sind durchschnittlich 160 nm lang,
40–70 nm breit und 26 nm dick und besitzen einen hexagonalen Querschnitt.
Diese Schmelzkristalle schließen sich zu Schmelzprismen zusammen, diese
Schmelzprismen wiederum sind durch einen interkristallinen Raum, bestehend
aus Wasser und organischen Strukturen, voneinander getrennt. Die
Schmelzprismen reichen von der Schmelz-Dentin-Grenze bis knapp an die
Schmelzoberfläche. Die Schmelzoberfläche besteht aus einer 20–30 µm dicken
prismenfreien Apatitschicht [50]. Da sich anfänglich zwischen der hydrophilen
Zahnhartsubstanz und den hydrophoben Füllungskunststoffen kein dauerhafter
Verbund bewerkstelligen ließ, resultierte daraus eine mangelhafte Adaptation
des Kunststoffes am Zahnschmelz. Die Phosphorsäureätzung, wie von
Bounocore 1955 beschrieben, führte dann zu einer Vergrößerung der
Oberfläche, indem eine ca. 10 µm dünne Schmelzschicht abgetragen und so
eine poröse Schicht mit einer Tiefe von 25–50 µm erzeugt wird. Dies führt zu
einer Erhöhung der Oberflächenenergie, sowie zu einer mikroretentiven
Verankerung von Acrylaten am Zahnschmelz und war damit ein Meilenstein in
der adhäsiven Zahnmedizin [13].
8
Bei der Konditionierung mit Phosphorsäure konnte beobachtet werden, dass mit
den üblicherweise verwendeten Konzentrationen zwischen 30–40% die
retentivsten Ätzreliefs entstehen, da hierbei ein entfernbares Präzipitat aus
Dicalciumphosphat-Dihydrat entsteht. Höhere Konzentrationen führen zur
Bildung von schwer löslichen Calciumhydrogenphosphat-Dihydrat (Brushit)
wodurch eine effektive Verankerung erschwert wird, niedrigere Konzentrationen
führen zu geringen Ätztiefen [37, 42]. Eine Einwirkzeit des Phosphorsäuregels
von 15-30 s am kariesfreien, adulten beschliffenem Schmelz wird als
ausreichend angesehen, da auch bei einer längeren Einwirkzeit von 60 s ein
ähnliches Scherverhalten und Retentionsrelief beobachtet wurde. Wird aber der
Schmelz nicht beschliffen, angeschrägt oder angeraut, zum Beispiel bei der
Fisssurenversiegelung so sollte man eine Einwirkzeit der Phosphorsäure von
60 s nicht unterschreiten [41, 46, 99, 110]. Untersucht man das nach der
Phosphorsäureätzung und anschließendem absprühen mit Wasser entstandene
Ätzmuster mikroskopisch, so ist zwischen drei verschiedene Ätztypen zu
unterscheiden. Diese verschiedenen Typen entstehen auf Grund der
unterschiedlich großen Säurelöslichkeit der Schmelzprismen im Zentrum und
der Peripherie. Werden die Schmelzprismen zentral herausgelöst spricht man
vom Ätztyp 1, wird gegenteilig mehr aus dem interprismatischen Schmelz
herausgelöst so spricht man vom Ätztyp 2. Sofern die Schmelzprismen zentral,
sowie auch der interprismatische Schmelz in einem ähnlichen Verhältnis
herausgelöst werden, spricht man von Ätztyp 3, welcher eine geringere
Retentionswirkung als die ersten beiden Typen besitzt [97]. Wird mit Fluorid
angereicherter Zahnschmelz, Schmelz der ersten Dentition oder Schmelz im
zervikalen Bereich bleibender Zähne geätzt, so kommt es durch die erhöhte
Säureresistenz, beziehungsweise durch den vermehrten Anteil an
aprismatischen Schmelz, zu einer Einschränkung der Ätzwirkung [50, 110]. Die
Qualität und Tiefe des Ätzrelief wird positiv beeinflusst sofern die
Schmelzprismen quer zur Längsachse angeschnitten und geätzt werden. Da
durch die Phosphorsäure hauptsächlich Prismenkerne herausgelöst werden
entsteht so ein retentiver wirkendes Ätzmuster. Dies macht man sich bei der
Anschrägung von Kavitätenrändern zu Nutzen [74].
9
3.2 Dentinhaftung
Dentin ist im Vergleich zum Schmelz mit 70 Gew.-% anorganischen Strukturen,
20 Gew.-% organischen Anteil und 10 Gew.-% Wasser weniger stark
mineralisiert als der Zahnschmelz [92]. Der größte Anteil an anorganischen
Strukturen besteht wie beim Zahnschmelz aus Hydroxylapatit (amorphes
Calciumphosphat). Nach der chronologischen Entwicklung spricht man von
Primär-, Sekundär- und Tertiär- oder Reizdentin. Primärdentin wird bis zum
Abschluss des Wurzelwachstumes gebildet, danach wird von den
Odontoblasten regulär Sekundärdentin gebildet. Wird Dentin in Folge eines
chemischen, thermischen, bakteriellen oder iatrogenen Reizes gebildet, so
spricht man von Tertiär- oder Reizdentin [50].
Ausgehend von den Odontoblasten an der Pulpa-Dentin-Grenze bis hin zur
Schmelz-Dentin-Grenze wird das Dentin von Dentinkanälchen (Dentintubuli),
durchzogen. Im koronalen Anteil des Zahnes verlaufen die Dentintubuli in einer
eher geschwungenen, s-förmigen Form, während sich hingegen im apikalen
Bereich des Zahnes der Verlauf geradlinig von zentral nach peripher
darstellt. Pulpennah ist der Flächenanteil mit ca. 45.000 Dentintubuli/mm² am
größten und nimmt mit zunehmender Entfernung von der Pulpa-Dentin-Grenze
zur Grenzfläche Dentin-Schmelz hin ab. Peripher haben die Dentintubuli einen
Flächenanteil von 20.000/mm² [50].
Dies hat zur Folge, dass die Permeabilität pulpennah größer als pulpenfern ist,
so ist zum Beispiel okklusal-zentrales Dentin weniger durchlässig als Dentin
welches über den Pulpenhörnern liegt, ebenso ist koronal gelegenes Dentin
durchlässiger als apikales Dentin. Diese Permeabilität sowohl von zentral nach
peripher als auch umgekehrt, ermöglicht zum einen die Dentinhaftung, zum
anderen wird sie aber auch für Misserfolge wie postoperative Hyper-
sensitivitäten durch die Perfusion von toxischen Stoffen, oder Bakterien in die
Pulpa verantwortlich gemacht [80].
10
Da es sich bei Dentin, im Vergleich zum Zahnschmelz, um ein variableres
Gewebe mit Dentinkanälchen, Dentinliquor und organischen Bestandteilen
handelt, ist eine Haftung wie beim Schmelz durch eine reine Säureätzung nicht
zu bewerkstelligen. Das Anlegen einer Kavität beziehungsweise die
Bearbeitung eines Zahnes mit rotierenden Instrumenten, führt unweigerlich zur
Ausbildung einer 1–5 µm starken Schmierschicht, bestehend aus
Hydroxylapatitbruchstücken, Zelltrümmern, Dentinliquor und eventuell auch
Speichel- und Blutbestandteilen. Diese Schmierschicht (smearlayer) bedeckt
das apikale gelegene Dentin, versiegelt die Dentintubuli und erschwert somit,
sowohl die mechanische Verankerung, als auch die notwendige Penetration in
die Dentintubuli durch das Adhäsiv [22, 75, 105].
Um eine Haftung am Dentin zu erreichen, muss dieses mit Hilfe von Säuren
oder Komplexbildner konditioniert werden, das heißt, die Schmierschicht wird
aufgelöst oder modifiziert, um so ein Freilegen der Kollagenfasern, der
Dentinoberfläche und Dentintubuli zu erreichen. Zur Konditionierung verwendet
man 10%ige Zitronensäure, 10–40%ige Phosphorsäure, 4%ige Salpetersäure,
2–4%ige Maleinsäure oder 5–16%ige Ethylendiamintetraessigsäure [50, 103].
Nach der Konditionierung kommen amphiphile Moleküle zum Einsatz, die eine
Verbindung zwischen dem hydrophilen Dentin, der modifizierten Schmierschicht
und dem hydrophoben Komposit herstellen können und somit eine Kunststoff-
Dentin-Interdiffusionszone oder Hybridschicht erschaffen [71, 116].
In Abhängigkeit der Schmierschichtbehandlung lassen sich drei verschiedene
Arten der Dentinhaftung unterscheiden [116]:
Erhalt der Schmierschicht
Modifikation und teilweise Entfernung der Schmierschicht
Vollständige Entfernung der gelösten Schmierschicht
11
3.2.1 Erhalt der Schmierschicht
Beim Erhalt der Schmierschicht wird die Kavität, mit einem hydrophilen
Monomergemisch vorbehandelt, anschließend wird ein Primer aufgetragen, der
in die Schmierschicht infiltriert und diese nach der Aushärtung verstärkt.
So kommt zu einer Verfilzung zwischen den Kollagenfasern, der Schmierschicht
und dem Kunststoff [18, 116]. Es erfolgt ein rein chemischer Haftverbund,
beruhend auf metallischen, ionischen, polaren und unpolaren Bindungen.
Dieser chemische Haftmechanismus erzielte nur geringe Haftkräfte zwischen
2–6 MPa und war daher klinisch weniger von Bedeutung [21, 23]. Der Verbund
der Schmierschicht mit dem Primer wird als „entanglement“ bezeichnet [116].
3.2.2 Modifikation und teilweise Entfernung der Schmierschicht
Durch das Auftragen von selbstätzenden bzw. selbstkonditionierenden Primern,
die schwache organische Säuren wie z.B. Maleinsäure enthalten, kommt es zur
Auflösung der Schmierschicht, zur oberflächlichen Demineralisation des
Dentins, zur oberflächlichen Freilegung von Dentinkanälchen und Kollagen-
fasern [50, 116]. Während sich die Bestandteile der Schmierschicht in Lösung
befinden, können Teile des Primers in die freigelegten Kollagenfasern und die
oberflächlich eröffneten Dentinkanälchen penetrieren. Wird nun der Primer
getrocknet, begünstigt durch die Verdunstung der enthaltenen Lösungsmittel
wie z.B. Ethanol, Wasser oder Aceton, so repräzipitiert ein Teil der gelösten
Schmierschichtbestandteile [50, 116]. Der Haftmechanismus beruht auf der
infiltrierten Schmierschicht, der oberflächlichen Infiltration der Dentintubuli und
dem Verbund zum freigelegten Intertubulardentin [116].
12
3.2.3 Vollständige Entfernung der gelösten Schmierschicht
Wird nach der Kavitätenpräparation das Dentin mit einer Säure oder
Chelatbildnern, sogenannte „Cleanser“, konditioniert und dann gründlich mit
Wasser abgesprüht, so kommt es zur vollständigen Entfernung der Schmier-
schicht [116]. Das Dentin und die Dentinkanälchen werden durch den Cleanser
freigelegt, Dentinkanälchen geöffnet, ebenso wird das inter- und peritubuläre
Dentin demineralisiert und Kollagenfasern freigelegt. Die Demineralisationstiefe
beträgt ca. 30 µm [50]. Wird nun ein Adhäsiv aufgetragen, verblasen und
ausgehärtet, so wird der Haftverbund durch zwei unterschiedliche
Mechanismen erklärt, zum einen durch die Entstehung einer Hybridschicht oder
Kunststoff-Dentin-Interdiffusions-Zone und zum anderen durch das Ausbilden
von Kunststoffzapfen oder Zotten in die geöffneten Dentintubuli hinein [20, 76,
84]. Das im Adhäsiv enthaltene Monomergemisch, dringt in die
Dentinkanälchen ein und bildet nach der Aushärtung etwa 50 µm lange
Kunststoffzapfen (Tags) [20].
Diese Tags tragen aber, aufgrund von Haftkräften um die 1–6 MPa, den
geringeren Anteil zur Dentinhaftung bei [78, 84]. Den größeren Teil zur
Dentinhaftung trägt die Hybridschicht bei, welche durch die Infiltration des
Primers in die oberflächliche Dentinschicht und das freigelegte Kollagen-
fasernetz des intertubulären Dentins entsteht [71, 116]. Die Adhäsion am Dentin
wird durch die Symbiose von intratubulären Kunststoffzapfen (Tags),
Hybridschicht und der mit Monomer penetrierten und infiltrierten Dentinschicht
erreicht [20].
3.3 Entwicklung der Dentinhaftvermittler
Dentale Adhäsivsysteme können nach einer Vielzahl von Systemen eingeteilt
werden, z.B. nach der Behandlung der Schmierschicht (entfernen, belassen,
modifizieren), nach ihren chemischen Inhaltsstoffen, nach der Notwendigkeit
13
einer vorherigen Phosphorsäurekonditionierung („etch & rinse“, „selective etch“,
„self-etch“), sowie nach der Anzahl der verwendeten Flaschen.
Historisch werden Adhäsive nach Generationen sowie der Anzahl der
Arbeitsschritte eingeteilt. Mittlerweile haben sieben Generationen von dentalen
Haftvermittlern zur Anwendung gefunden. Moderne Adhäsive finden nicht nur
bei direkten Kompositfüllungen, sondern auch bei der Versiegelung von
freiliegenden Zahnhälsen, zum Schutz der Pulpa, vor thermische Reizen und
bakterieller Infiltration, z.B. nach der prothetischen Präparation und beim
definitiven Einsetzen von indirekten Restaurationen Anwendung [14, 28]. Diese
Vielseitigkeit wurde erst durch die über 50-jährige Forschung und
Weiterentwicklung der vorhergehenden Systeme ermöglicht. Aktuelle
Bondingsysteme erreichen heute etwa das 20-fache der ursprünglichen
Scherhaftung [19].
3.3.1 Erste Generation
Obwohl die Anfänge der Schmelz-Ätz-Technik und damit die ersten Schritte der
dentalen Adhäsivtechnik immer mit dem Namen Bounocore in Verbindung
gebracht werden, war es der Schweizer Chemiker Oskar Hagger der 1949 ein
„selbstätzendes“ Dentin-Bondingsysteme auf der Basis von Glycerophosphor-
säure-Dimethacrylat mit dem Handelsnamen Sevriton Cavity Seal entwickelte
und 1951 patentieren ließ [69]. Der Haftvermittler wurde nach der Präparation
der Kavität ohne Vorbehandlung des Dentins aufgetragen, daraus resultierten
dann eine Penetration des Dentins und die Bildung einer Hybridschicht [98].
Im Jahre 1955 veröffentlichte dann Bounocore seine Studie „A simple method
of increasing the adhesion of acrylic filling materials to enamel surfaces“
welche Verbesserungen der Schmelzhaftung durch anätzen mit 85%-iger
Phosphorsäure für 30 s beschrieb [13]. Bounocore beschrieb darin auch, dass
es von Vorteil wäre, wenn sich der Kunststoff mit dem Haftvermittler und damit
14
mit der Schmelzoberfläche verbinden würde und man so auf Retentionen und
Unterschnitte bei der Kavitätenpräparation verzichten könnte. Ebenso zeigte er
auf, dass es leichter sei eine Schmelzhaftung zu erreichen als eine
Dentinhaftung [13].
Geleitet von den Grundsätzen, dass Dentin ein vitales Gewebe ist und damit
keinen starken Säuren ausgesetzt werden sollte, dass Wasser- und
Speichelzutritt die Haftkraft von Bondingmolekülen stark erniedrigen würden
und das Bondingmolekülen sowohl hydrophil wie auch hydrophob sein sollten,
griff Bowen den Gedanken eins Dentinadhäsives von Hagger im Jahr 1965
wieder auf [8, 9, 10]. Ergebnis dieser Arbeit war dann das sowohl hydrophile
wie hydrophobe NPG-GMA-Molekül (N-Phenylglycin-Glutarmethacrylat).
Aufgrund der geringen Haftkräfte von 1–3 MPa konnte es sich aber nicht in der
klinischen Anwendung durchsetzen. Ebenso erbrachten Vorbehandlungen der
Kavitäten mit verschieden konzentrierten Natronlaugen und Salzsäuren nicht
den erhofften Durchbruch [8, 9, 10, 59].
Als Beispiel der ersten Generation kann der Haftvermittler Cervident (SS White
Co) dienen, der für zervikale Füllungen entwickelt wurde, aufgrund der geringen
Haftkräfte von 2 MPa musste hier aber die Kavität zusätzlich noch retentiv
präpariert werden.
3.3.2 Zweite Generation
Ende der 1970er Jahre kamen dann Haftvermittler mit drei unterschiedlichen
Ansätzen auf den Markt. Zum einen gab es den Ansatz mit Hilfe von 25%-iger
Zitronensäure ein Anätzen der Dentintubuli zu erreichen, zum anderen wurde
versucht, mit Hilfe von Phosphorsäureestern eine Ionenbindung zwischen
Dentin und Füllungskunststoff zu erreichen und zum dritten wurde mit Hilfe der
Isocyanat-Gruppe von Polyurethan-Polymeren versucht Feuchtigkeits-
unabhängig zu bonden. Hauptsächlich kamen aber dentale Haftvermittler auf
15
Basis von BisGMA (Bisphenol A-Glycidylmethacrylat) und HEMA
(Hydroxyethylmethacrylat), die aufgrund ihrer Phosphorsäureestergruppen mit
den Calciumionen von Schmelz und Dentin Ionenbindungen eingehen konnten,
zur Anwendung [98]. Ende der 1970er Jahre verneinte man größtenteils ein
Anätzen des Dentins, da man zum einen durch die erhöhte Permeabilität für
Monomere, zum anderen durch die Säure selbst, von einer Schädigung des
pulpalen Gewebes ausging [63, 100]. Bei allen drei Ansätzen erfolgte daher
eine ungenügende bis keine Entfernung, eine nur geringe Modifikation der
Schmierschicht und damit eine zu geringe Penetration der Dentintubuli, was
sich in geringen Randdichtigkeiten, geringeren Überlebensraten der Füllungen
und postoperativen Hypersensitivitäten wiederspiegelte [59].
Diese zweite Generation war zwar in den Haftwerten der ersten
Generation überlegen, konnte sich aber aufgrund ihrer immer noch zu geringen
Haftwerte zwischen 4,5–6 MPa, was durch die ungenügenden Entfernung der
Schmierschicht begründet wurde, klinisch ebenfalls nicht durchsetzen [7,
11, 20]. Vertreter der zweiten Generation auf Zitronensäurebasis waren Dentin
Bonding System (Den-Mat Holdings), auf BisGMA/HeMA Basis Bondite (Kerr
Corp.), Scotchbond (3M Espe) und mit Polyurethan Polymeren Dentin-Adhesit
(Ivoclar Vivadent) [20, 39].
3.3.3 Dritte Generation
Ende der 1980er Jahre kam die dritte Generation von Adhäsivsystemen auf den
Markt. Man erkannte, dass es unumgänglich ist, die Schmierschicht mindestens
zu modifizieren wenn nicht sogar zu entfernen um so eine Infiltration der
Dentintubuli und ein Freilegen der Kollagenfasern zu erreichen [72, 98]. Die
meisten Systeme basierten auf drei Schritten: einem Conditioner, einem Primer
sowie einem Bonding und erreichten Haftwerte zwischen 16–26 MPa [6,
85, 126]. Der Conditioner bestand aus einer schwachen organischen oder
anorganischen Säure, z.B. Malein-, Phosphor- oder Salpetersäure. Ebenso
16
kamen Chelatbildner z.B. EDTA (Ethylendiamintetraessigsäure) zum Einsatz.
Der Conditioner hatte die Aufgabe die Schmierschicht zu entfernen oder zu
modifizieren, das Peri- und Intertubuläredentin zu lösen und so die
Permeabilität des Dentins für die Aufnahme eines Primers zu erhöhen [72, 79].
Der Primer bestand aus einem Molekül mit einem hydrophoben und einem
hydrophilen Anteil, meist gelöst in Alkohol, Aceton oder Wasser und sollte die
Brücke zwischen hydrophilen Dentin und hydrophoben Kunststoff schlagen.
Häufig enthielten die Primer als Vermittler zwischen Dentin und Kunststoff
HEMA (Hydroxy-ethylmethacrylat), NMSA (N-Methacryloyl-5-Aminosalicyl-
säure), NPG (N-Phenylglycin), PMDM (Pyromellitic Diethylmethacrylat) und
4-META (4-Methacryloxyethyltrimellitat-anhydrit) [98, 119].
Die Adhäsive der dritten Generation bestanden meist aus einem ungefüllten,
teils auch gefüllten Kunststoff, sowie dem Methacrylat-Molekül das schon im
Primer Verwendung fand, mit der Aufgabe die Hybridschicht zu festigen und
genügend freie Methacrylatgruppen bereit zu stellen, um so mit dem Füllungs-
komposit einen festen Verbund eingehen zu können [115]. Vertreter der dritten
Generation sind Scotchbond 2 (3M Espe), Gluma (Bayer), Prisma Universal
Bond 2 (Dentsply Caulk), Syntac Classic (Ivoclar Vivadent) und XR Bonding
System (Kerr Corporation) [39, 102].
3.3.4 Vierte Generation
Charakteristisch für die vierte Generation von Adhäsivsystemen, die Anfang der
1990er Jahre auf den Markt kamen, ist das vorherige Ätzen mit einer
Phosphorsäure und damit das komplette entfernen der Schmierschicht [59].
Ebenso ist der Begriff des „total etch“, das gleichzeitige ätzen von Schmelz und
Dentin, damals meist mit 40%iger Phosphorsäure für 15–20 s eng, mit der
vierten Generation dentaler Adhäsive verbunden [40, 72]. Da man in den USA
und Europa postoperative Hypersensitivitäten auf das vorherige Ätzen
17
zurückführte, wurde das „total-etch“ Verfahren noch kontrovers diskutiert, dann
aber akzeptiert [123].
Erst später erkannte man, dass zum einen der Einsatz von zu hoch
konzentrierter Phosphorsäure zum überätzen des Dentins und damit zum
Kollaps der Kollagenfasern führt, zum anderen die ungenügende Penetration
der damaligen Adhäsivsysteme in das Dentin, zu einer ungenügende
Randdichtigkeit und die dadurch mögliche bakterielle Besiedelung, zu den
postoperativen Hypersensitivitäten führten [59, 76, 77].
Um dem Kollaps der Kollagenfasern nach dem ätzen entgegen zu wirken,
prägte Kanca et. al. (1992) den Begriff des „wet bonding“, das zum einen durch
die mäßige Trocknung der Kavität nach dem Absprühen der Phosphorsäure
zum anderen, nach der vollständigen Trocknung, durch den Primer in Form
eines Wiederbefeuchtens (rewetting) erreicht werden kann [57]. Auch wurden
nach dem Einsatz des „wet bonding“ Verfahrens weniger Irritationen der Pulpa
und ein Anstieg der Haftwerte (Scherhaftung) im Dentin beobachtet [45, 56].
Die Dentinadhäsive der vierten Generation waren eine Verbesserung zu ihren
Vorgängern, das sie bessere Haftwerte um 20 MPa und ein besseres
Randspaltverhalten hervorbrachten [101]. Da sich der Begriff „wet bonding“
klinisch nicht standardisieren lässt und man daher nicht einheitlich sagen kann,
wann eine Kavität optimal feucht, zu nass, geradeso trocken oder übertrocknet
ist, waren die viele Systeme hier technisch sehr anfällig [59, 106].
Beispielhaft für die vierte Generation sind zu nennen: OptiBond/OptiBond FL
(Kerr), All-Bond/All-Bond2 (Bisco) und Adper Scotchbond Multipurpose (3M
Espe) [39, 102]
18
3.3.5 Fünfte Generation
Ausgehend von der Anfälligkeit gegenüber Anwendungsfehlern und dem
Wunsch nach einer Vereinfachung der Anwendungsschritte im klinischen
Gebrauch, kamen Mitte der 1990er Jahre die Einflaschen-Systeme und
Systeme die selbstätzende Primer enthielten auf den Markt [98]. Einflaschen-
Systeme vereinten Primer und Adhäsiv in einer Flasche und wurden nach
vorherigem Ätzen mit 35–37%iger Phosphorsäure für 15–20 s dann in die
Kavität eingebracht (wet bonding) [29]. Mit den selbstkonditionierenden Primern
der fünften Generation wollte man sich das vorangehende Ätzen mit
Phosphorsäure und den damit verbundenen zeitlichen Mehraufwand
ersparen [77]. Um mit den selbstätzenden Adhäsiven eine Penetration der
Schmierschicht und das Anätzen des apikaler gelegenen Dentins zu erreichen,
mussten die selbstkonditionierenden Adhäsive einen Gewichtsanteil von 30–
40% an Säuren und einen ähnlich hohen Anteil an bifunktionalen Primer-
molekülen, z.B. HEMA (Hydroxyethylmethacrylat), enthalten [77, 122]. Da nach
dem meist mehrmaligen Auftragen und Verreiben des Primers kein Absprühen
mit Wasser erfolgte, sondern nur ein Verblasen mit Luft, verblieb die
modifizierte Schmiersicht in der Kavität und wurde dadurch zu einem Teil der
Hybridschicht [105, 107]. Verschiedene Studien zeigten, dass Adhäsivsysteme
der vierten Generation, obwohl sie für technische Fehler relativ anfällig waren,
ihren Nachfolgern in der klinischen Langlebigkeit zum Teil überlegen
waren [2, 12, 64, 98, 108]. Ebenso gab es Unterschiede zwischen beiden
Gruppen der vierten Generation. In-vitro Studien stuften die Einflaschen-
Adhäsive im Vergleich mit den selbstätzenden Vertretern etwa gleich ein.
Klinisch waren Einflaschensysteme, die ein separates Ätzen voraussetzten, den
selbstkonditionierenden Produkten aber überlegen. Dies wurde durch die
Entfernung der Schmierschicht und dem dadurch verbesserten Dentin-Adhäsiv
Verbund erklärt [30, 59, 109].
Zu den Vertretern der Einflaschen-Adhäsive zählen, Prime&Bond NT (Dentsply
De Trey), Exite (Ivoclar Vivadent), Admira Bond (Voco), Adper Scotchbond 1
19
(3M Espe), zu den Vertretern der selbstkonditionierenden Adhäsivsysteme
gehören z.B., AdheSE (Ivoclar Vivadent), Clearfil SE Bond (Kuraray) und iBond
total-etch (Heraeus Kulzer) [39].
3.3.6 Sechste und siebte Generation
Zu Beginn des neuen Jahrtausends kamen, mit dem Wunsch die
Phosphorsäurekonditionierung gänzlich zu umgehen, zwei neue Typen von
dentalen Adhäsiven auf den Markt, die beide auf die vorherige Konditionierung
mit Phosphorsäure verzichteten. Durch Ausschluss der Phosphorsäureätzung
gelang es, postoperative Hypersensitivitäten zu verringern, was zu einem
Popularitätsanstieg dieser Systeme führte [73]. Zum einen gab es die Zwei-
Flaschen-Systeme, bei welchen Primer und Adhäsiv zuerst zusammengeführt,
dann aufgetragen wurden, oder in zwei Schritten nacheinander auf die
Kavitätenoberfläche aufgetragen wurden, zum anderen kamen Einflaschen-
oder Blistersysteme auf den Markt die selbstätzend, „selbstprimend“ und
„selbstbondend" waren [98]. Die Haftstärken der sechsten Generation sind mit
18–23 MPa angegeben [83]. Beiden Typen dieser Generation ist gemein, dass
sie aufgrund ihrer Flüchtigkeit und ihres Fließverhaltens oft mehrmals
aufgetragen werden müssen, um eine dauerhafte, über die Einwirkzeit hinaus
dauernde Benetzung der Kavität zu gewährleisten, ebenso ist der pH-Wert
mancher Systeme zu hoch um effektiv Schmelz zu ätzen [26, 36, 59]. Als
Repräsentanten der sechsten Generation kann man Etch&Prime 3.0 (Degussa),
Futurabond (Voco), Adper Prompt L-Pop (3M Espe) und Xeno III (Dentsply De
Tray) nennen.
Mit der Einführung von „all in one“ Systemen im Jahr 2002, die mit nur einer
Flasche sowohl ätzen, primen und bonden konnten, wurde der Übergang zur
siebten Generation von dentalen Haftvermittlern vollzogen. Obwohl immer noch
verschiedene Adhäsive der vierten und fünften Generation mit vorheriger
Phosphorsäurekonditionierung zum Goldstandard in der adhäsiven Befestigung
20
zählen, erreichen einige jüngere „all in one“ Produkte vergleichbare Erfolgs- und
Überlebensraten [1, 66, 68, 125].
Beispielhaft für die siebte Generation seien OptiBond ALL-IN-ONE
(Sybron/Kerr), Xeno IV (Dentsply), Clearfil S3 Bond (Kuraray) und iBond self-
etch (Heraeus Kulzer) genannt [39].
Tabelle 1: Bondinggenerationen im historischen Überblick.
An ein Adhäsivsystem werden heute vielfältige Anforderungen gestellt:
zuverlässige Haftfestigkeit sowohl am Schmelz wie auch Dentin
hohen Randqualität
Biokombatibilität
guter Lagerfähigkeit
Präventivwirkung gegen Sekundärkaries
einfache, schnelle Applikation und Verarbeitung
langjährigen klinischen Erfahrungen
21
Da die chronologische Übersicht der Bondinggenerationen (Tabelle 1, S. 20)
aber nichts über die Anzahl der Schritte oder eine erforderliche
Vorbehandlungen der Kavität aussagt, scheint eine Gliederung, dem Stand der
Entwicklung angepasster und zugleich übersichtlicher, wenn sie nach Art der
Vorbehandlung, sowie den daran anschließenden Schritten erfolgt (Abbildung
1, S. 22) [33]. Zurzeit sind die meisten Adhäsive entweder Drei-Schritt-Systeme
mit vorheriger Phosphorsäureätzung, Zwei-Schritt-Systeme nach vorheriger
Konditionierung, Zwei-Schrittsysteme „self-etch“ oder Ein-Schrittsysteme (all in
one) [102].
Den aktuellen Goldstandard im dentalen Adhäsivbereich hinsichtlich der
klinischen Langlebigkeit der Versorgungen stellen heute immer noch die Drei-
Schritt- „etch & rinse“ -Systeme dar, gefolgt von den Zwei-Schritt-„self-etch“-
Systemen [37, 67, 70, 82] Der praktizierende Zahnarzt steht bei dieser Vielzahl
von Angeboten in der Pflicht, sich regelmäßig über Neuerungen und klinische
Studien zu informieren und der jeweiligen Indikation entsprechend ein
passendes Bondingsystem für sich zu wählen.
Bei den in dieser Studie verwendeten Haftvermittlern handelt es sich um:
AdheSE, ein selbstätzendes Zweikomponenten-Adhäsivsystem für
Schmelz und Dentin
Syntac, ein klassisches Dreiflaschen Haftvermittlersystem mit vorheriger
Phosphorsäurekonditionierung für Schmelz und Dentin
XP Bond, ein selbstprimendes Einflaschensystem, mit vorheriger
Phosphorsäurekonditionierung, für Schmelz und Dentin
XP Bond und AdheSe wurden in der Variante ohne Aktivator, mit Lichthärtung
verwendet.
22
Abbildung 1: Aktuelle Einteilung dentaler Adhäsive. Die Einteilung erfolgt nach Art der Vorbehandlung und den Applikationsschritten [33].
23
3.4 Füllungskunststoffe
3.4.1 Aufbau
Unter dentalen Füllungskunststoffen versteht man zahnfarbene, plastische
Werkstoffe, die nach dem Einbringen autokatalytisch oder durch Lichtzufuhr
aushärten. Da es sich um Komposite, also Verbundwerkstoffe handelt, sind
diese aus einer Vielzahl von Komponenten zusammengesetzt. Gemeinsam sind
den Füllungskompositen ihre organische Matrix (Monomere, Initiatoren,
Stabilisatoren, Farbstoffe), die disperse oder anorganische Phase (Füllstoffe)
und die Verbundphase (Silane, Kopolymere) [114].
In der Matrix der meisten dentalen Komposite sind Mono-, Di- und
Trimethacrylate (MA) enthalten. Das wohl bekannteste und verbreitetste ist das
Bowenmonomer Bis-GMA (Bisphenol-Glycidyl-methacrylat), welches von
Bowen 1962 zum Patent angemeldet wurde und aus der Synthese eines
Glycidyl-Acrylat und zwei Bisphenol-Komponenten entsteht [24, 31]. Andere
gebräuchliche Dimethacrylate sind UDMA (Urethanethylenglycol-dimethacrylat),
TEGDMA (Triethylenglycol-dimethacrylat) und Bis-EDMA (ethoxyliertes
Bisphenol-Glycidylmethacrylat) [31, 50, 114]. Vereinfacht kann man die
Grundformel Ma-(R-MA)n verwenden, wobei MA für die mehrfunktionellen
Methacrylate und R für die Zwischenketten steht, welche aliphatische Ketten,
Urethanpräpolymere, aromatische Ringe und Polyäther sein können [50]. Die
verschiedenen Zwischenketten sind für die werkstoffkundlichen Eigenschaften,
wie zum Beispiel Schrumpfung, Polymerisationsgrad, Viskosität und
Wasseraufnahme des Komposits verantwortlich [114]. Initiatoren führen nach
ihrer Aktivierung, welche entweder durch Belichtung oder durch Mischen zweier
Komponenten erfolgt, zur radikalischen Polymerisation. Dabei zerfallen die
Initiatoren in energiereiche Radikale, reagieren mit den Doppelbindungen der
Monomere und bilden so Polymerketten [114]. Stabilisatoren wirken der
Polymerkettenbildung entgegen, indem sie spontan gebildete Radikale binden,
um ein frühzeitiges, ungewünschtes Aushärten des Komposites zu
unterbinden [50, 114]. Dies führt zu einer erhöhten Lagerfähigkeit und
24
Verarbeitungszeit der Komposite, kann sich aber, sofern die Stabilisatoren zu
hoch konzentriert sind nachteilig auf die vollständige Durchhärtung des
Komposits auswirken. Als Farbstoffe dienen anorganische Oxide, wie zum
Beispiel Eisen-(III)-Oxid (Fe2O3), Titandioxid (TiO2), selten auch organische
Farbstoffe [50].
Die größten Weiterentwicklungen bei den Kompositen finden aber nicht in der
Matrix, sondern in der anorganischen Phase, den Füllkörpern statt. Die meisten
Komposite enthalten Füllstoffe auf der Basis von Glas oder Quarz
(Siliziumdioxid, SiO2). Siliziumdioxid ist in seiner kristallinen Form allein
radiologisch nicht darstellbar. Um daher eine besser Röntgenopazität zu
erreichen, werden Gläser auf der Basis von Schwermetalloxiden, wie zum
Beispiel Barium, Strontium, Zink, Aluminium oder Zirkon verwendet [33]. Zur
Verwendung kommen je nach Komposit Füllkörper in einer Größe zwischen
einigen Nanometern bis zu einigen hundert Mikrometern. Die gängigsten
Verfahrung für der Herstellung dentaler Füllkörper sind das Mahlen und die
Flammenpyrolyse [50]. Um die anorganischen Füllstoffe in die organische
Methacrylmatrix einzubinden, ist die Silanisierung der Füllkörper erforderlich.
Silane sind Moleküle mit hydrolysierbaren, bzw. kondensierbaren Gruppen und
einem zur Polymerisation fähigem Rest. Häufig kommt dabei 3-
Methacryloyloxypeopyltrimetoxisilan (MPS) zur Verwendung. Zum einen binden
die Hydroxy- oder Carboxygruppen (OH-/COOH-) des Haftvermittlers an die
äquivalenten Gruppen des Füllkörpers, zum anderen kommt es zur
Polymerisation zwischen den Matrixmonomeren und dem Methacrylsäurerest
des Silans [27]. Durch das Einbinden der Füllkörper mit verschiedenen Silanen
in die Matrix können die mechanischen Eigenschaften, wie zum Beispiel
Biegefestigkeit, Druckfestigkeit, Härte, Wasseraufnahme des Füllungs-
komposits beeinflusst werden [27].
25
3.4.2. Einteilung von Füllungskompositen
Füllungskomposite können nach ihrer Viskosität bzw. Konsistenz, nach den
hauptsächlich enthaltenen Matrixkomponenten, nach ihrem Anwendungsgebiet
oder nach der Füllstoffgröße eingeteilt werden. Geläufig sind Unterteilungen
nach der Füllkörpergröße, in Makro-, Mikro- und Hybridkunststoffe, wie von Lutz
et. al. (1993) beschrieben, wobei Mikrofüllerkomposite nochmals in zwei
Unterklassen unterteilt werden können [24, 62]. Um die Aufzählung direkter
Kompositfüllungsmaterialien zu ergänzen, sollten heutzutage noch
Nanohybridkomposite, Ormocere, Silorane sowie Bulk-Fill-Systeme genannt
werden [24, 25].
Makrofüllerkomposite
Klassische Makrofüllerkomposite enthalten rein anorganische, splitterförmige
Füllkörper aus Quarz, Sand oder Keramik mit einer durchschnittlichen Größe
von 1,5–15 µm und einem Gewichtsanteil von 75 Gew.-% [50, 62]. Die Größe
der Füllkörper liegt über der Wellenlänge des sichtbaren Lichts (380–780 nm)
und damit für das menschliche Auge erkennbar, was sich in ungenügenden
ästhetischen Ergebnissen darstellt. Da Makrofüllkörper bei Belastung in toto
aus dem Verbund herausbrechen können und damit die wenig abrasionsstabile
Matrix freigelegt wird, unterliegt diese Kunststoffklasse aufgrund dieser
Porositäten einer erhöhten Abrasion und einer ungenügenden Polierbarkeit,
was wiederum eine Biofilmanlagerung begünstigt [25, 50]. Klassische
Makrofüllerkomposite spielen aufgrund dieser Defizite bei der heutigen direkten
Füllungstherapie keine Rolle mehr [24].
Mikrofüllerkomposite
Homogene Mikrofüllerkomposite enthalten, durch Flammenpyrolyse her-
gestellte, sphärische Füllkörper aus hochdisperser Kieselsäure (Siliziumdioxid,
SiO2) mit einer Größe zwischen 0,007–0,04 µm. Diese Komposite lassen sich
hervorragend polieren und erzielen durch ihre geringe Teilchengröße und ihr
homogenes Erscheinungsbild, auch im Frontzahnbereich, ästhetisch gute
26
Ergebnisse [25]. Aufgrund des relativ geringen Füllkörperanteils von ca.
50 Gew.-%, weisen sie aber eine erhöhte Polymerisationsschrumpfung, eine
geringere Biegefestigkeit und eine geringere Härte als konventionelle
Komposite auf [24, 50]. Durch das Einbringen von splitterförmigen oder runden
Vorpolymerisaten in die vorhandenen Mikrofüllerkomposite entstanden die
inhomogenen Mikrofüllerkomposite. Die Zugabe dieser Mikrofülleragglomerate,
welche aus dem zermahlen von Mikrofüllerkompositen oder dem sintern und
zerkleinern von Siliziumdioxidteilchen entstehen, konnte der Füllstoffgehalt auf
70–80 Gew.-% erhöht werden [50]. Dadurch konnte die gute Polierbarkeit
beibehalten, die Polymeristationsschrumpfung auf ein akzeptables Maß
verringert und die mechanischen Eigenschaften verbessert werden [25]. Ein
Nachteil dieser Komposite ist das mögliche Ausbilden von Rissen an der
Grenzfläche der splitterförmigen Vorpolymerisate und der Matrix während des
Aushärtens oder bei Kaubelastung [50]. Daher sind die inhomogenen
Mikrofüllerkomposite den Hybridkompositen im kautragenden Bereich noch
unterlegen, zeigen aber aufgrund ihrer höheren Eigenelastizität im
Zahnhalsbereich gute Ergebnisse [25].
Hybridkomposite
Ausgehend von dem Ansatz die Füllkörpergröße zu verkleinern, den Anteil an
Füllkörpern zu erhöhen und die positiven Eigenschaften der Mikrofüller-
komposite mit den guten physikalischen Eigenschaften der als Makrofüller
eingesetzten Gläser zu vereinen, wurden Ende 1980er Jahre die
Hybridkomposite entwickelt [24]. Der Füllkörpergehalt beträgt hier insgesamt
etwa 85 Gew.-%, wovon 85–90 Gew.-% auf Makro- und 10-15 Gew.-% auf
Mikrofüller entfallen [50]. Der Begriff Hybridkomposit selbst sagt wenig über die
Füllkörpergröße aus. Daher ist es empfehlenswert von Feinpartikel-
(Füllkörpergröße bis 5 µm), Feinstpartikel- (Füllkörpergröße bis 3 µm) und
Submikrometerpartikelhybridkompositen (Füllkörpergröße unter 1 µm) zu
sprechen [25].
27
Änderungen im Verhältnis von Makro- zu Mikrofüllkörpern ermöglichen es
fließfähige Komposite (Flowables) herzustellen, die bei geringerer Viskosität
aber ähnlichen werkstoffkundlichen Eigenschaften, bei Fissurenversiegelungen,
minimalinvasive Restaurationen, oder als „Unterfüllung“ in schwer einseh- und
erreichbare Kavitätenabschnitte zum Einsatz kommen [25]. Ebenfalls zu den
Hybridkompositen sollte man die nanooptimierten Hybridkomposite oder
Nanohybridkomposite, wie zum Beispiel Grandio (Voco), Tetric EvoCeram
(Ivoclar Vivadent) und Venus Diamond (Heraeus) zählen [24]. Die Nanopartikel
können zum einen über das Verkleinern und Sichten größerer Partikel (top-
down-Strategie) oder durch Flammenpyrolyse und kontrollierte Sol-Gel
Kristallisationen (bottom-up-Strategie) hergestellt werden [24]. Da Nanopartikel,
aufgrund des Verhältnisses zwischen Volumen und Oberfläche, eine sehr hohe
Oberflächenenergie besitzen und damit die Tendenz zur Agglomeration haben,
müssen die Nanoteilchen erst chemisch inaktiviert werden [121].Da sich die
Nanopartikel dann nicht mehr zusammenlagern können und somit eher wie eine
Flüssigkeit in der Matrix verhalten, konnte der Füllkörperanteil erhöht werden,
ohne dabei eine zu hohe Viskosität und damit eine ungenügenden
Verarbeitungskonsistenz zu erreichen [121]. Ziel dieser Nanohybridkomposite
war es, den Füllergehalt durch Nanopartikel deutlich zu erhöhen und damit die
Polymerisationsschrumpfung zu erniedrigen. Die Polymerisations-
schrumpfungskraft und damit die Kraft die verantwortlich für die Abzugskräfte
an den Kavitätenwänden ist, bleibt dabei aber fast gleich groß, da sich die
Polymerisationsschrumpfungskraft (F) aus dem Produkt des Elastizitätsmodules
(E) und der Polymerisationsschrumpfung (I) zusammensetzt (F= E*I) und das
Elastizitätsmodul durch einen höheren Füllstoffgehalt zunimmt [24].
Ormocere
Das Wort Ormocere setzt sich aus den englischen Wörtern „organically
modified ceramic“ (organisch modifizierte Keramikmaterialien) zusammen und
beschreibt ein Hybridpolymer, das aus einen anorganischen Netzwerk,
polymerisierbaren Substituenten aus der organischen Chemie und
funktionellen Gruppen besteht. Das anorganische Netzwerk, bestehend aus
28
Glas, Keramiken oder Metallalkoxiden (AlO2, TiO, ZrO), ist für die Härte,
chemische und thermische Stabilität und die Transparenz verantwortlich [38].
Organische Polymere, meist Di-, Tri- und Tetramethacrylate, bestimmen die
Viskosität und die Eigenschaften bei der Verarbeitung. Funktionelle Gruppen
auf Basis von Silikonen sind für die Grenzflächeneigenschaften
verantwortlich [38]. Ormocere finden nicht nur in der Medizintechnik, sondern
auch in vielen anderen Bereichen wie zum Beispiel, in Klebstoffen, Folien,
Fasern, als Korrosionsschutz und in der Mikroelektronik Anwendung [38]. Im
dentalen Bereich sollten Ormocere durch ihren hohen anorganischen Anteil als
schrumpfreduzierter, biokompatibler Füllungswerkstoff zum Einsatz kommen.
Da sich aber das Schrumpfverhalten im Bereich handelsüblicher, etablierter
Hybridkomposite bewegt und in den Anteilen der organischen Matrix noch
genügend allergologisches Potential vorhanden ist, erzielten die Ormocere nicht
den gewünschten Durchbruch [24, 33, 55, 94].
Silorane
Ging man bisher mehr auf die Veränderung der Füllkörpergröße und
Füllkörpermenge ein, um die Schrumpfung zu minimieren, so versucht man bei
den Siloranen (z.B. Filtek Silorane, 3M Espe) eine Verminderung der
Polymerisationsschrumpfung an ihrem Entstehungsort, der Matrix, entgegen zu
wirken. Die Methacrylatmonomere werden hierbei durch Siloranringe, welche
aus einer Kombination von Siloxanen (Silikon) und Oxiranen (Epoxid) bestehen,
ersetzt [124]. Durch die Abkehr von langkettigen Monomersystemen und der
damit verbundenen radikalischen Polymerisation, zur Polymerisation über eine
kationische Ringöffnung ist man zu einer Polymerisationsschrumpfung von
unter 1 Vol.-% gekommen [24, 124]. Da die Silorane ähnlich hoch wie etablierte
Hybridkomposite gefüllt sind, bleibt das Elastizitätsmodul gleich, aber das
Produkt, aus Elastizitätsmodul und Polymeristationsschrumpfung, die
Polymerisationsschrumpfungskraft wird geringer, das heißt bei der
Polymerisation wirken weniger große Abzugskräfte auf die Kavitätenwand
ein [24].
29
Bulk-Fill-Systeme
Die neueste Errungenschaft auf dem dentalen Komposit Markt stellen die Bulk-
Fill-Systeme, zum Beispiel Venus Bulk Fill (Heraeus), SonicFill (Kerr) oder
Smart Dentin Replacement (Dentsply), dar. Diese Kunststoffe vereinen die
Handling-Eigenschaften eines Flowables mit den mechanischen Eigenschaften
eines Hybridkomposites und können in der Einschichttechnik verwendet
werden. Sie sind selbstadaptierend, selbstnivellierend und bis zu einer
Schichtdicke von 4 mm als Lining, Unterfüllung in F1- und F2-Kavitäten oder
Trepanationsverschluss geeignet. Da die meisten Einschichtsysteme auf eine
modifizierte Methacryalatbasis (Urethan-Dimethacrylat) zurückgreifen, sind sie
zu den heute gängigen Bonding- und Composite-Systemen auf
Methacrylatbasis kompatibel [17, 24, 86]. Diese Einschichtsystem erreichen
ähnlich hohe Microtensile Werte und ein ähnlich positives Randspaltverhalten
wie etablierte Komposite die in 2 mm Inkrementen verarbeitet werden [86, 113].
Als Nachteil zeigt sich momentan noch der Einsatz bei Frontzahnfüllungen oder
in Bereichen wo eine sehr gute Farbanpassung und Ästhetik gewünscht wird.
Hier ist konventionellen Frontzahnkompositen in Mehrschichttechnik der Vorzug
zu geben, da die Einschichtkomposite aufgrund ihrer größeren Inkrementdicke
auch eine erhöhte Transluzenz benötigen und dadurch eine geringere Deckkraft
besitzen [60].
30
3.5 Möglichkeiten der In vitro Untersuchung von Füllungen
Durch eine hohe Polymeristationsschrumpfung oder Fehler in der
Produktanwendung können Mikroundichtigkeiten (microleakage) entstehen, in
welchen Bewegungen von Bakterien, Flüssigkeiten, Molekülen oder Ionen
zwischen der Grenzfläche Zahn und Restauration stattfinden. Diese
Mikroundichtigkeiten werden für das Entstehen von Sekundärkaries,
Verfärbungen, postoperativen Hypersensitivitäten sowie für Schädigungen des
pulpalen Gewebes verantwortlich gemacht [34, 44]. Das Randspaltverhalten
von zahnärztlichen, adhäsiven Restaurationsmaterialen kann auf
unterschiedlichste Weise getestet werden. Zum Einsatz kommen, auf
biologischen, chemischen, elektrischen, physikalischen und radioaktiven
Grundlagen beruhende Prüfverfahren [44]. Ein sehr häufig angewendetes und
günstiges Verfahren sind Penetrationsversuche mit organischen Farbstoffen,
wie zum Beispiel basischem Fuchsin, Methylenblau, Eosin, Anilinblau und
Erythrosin [44]. Dabei wird nach einer definierten Einwirkzeit, welche wenige
Minuten bis mehrere Monate betragen kann und der anschließenden
Herstellung von Zahnschnitten, die Penetrationstiefe des Farbstoffes entlang
der Restaurationsgrenzen bewertet [44]. Eine andere Methode ist der Nachweis
von Randundichtigkeiten mittels Druckluft, dabei wird der Zahn unter Wasser
gehalten und der notwendige Luftdruck, um Blasen an den
Restaurationsgrenzen zu erzielen, wird dokumentiert [44]. Eine sehr
aufwendige Möglichkeit ist die Neutronenaktivierungsanalyse, dabei wird
Mangan (55Mn) als Marker benutzt, welches in die Randspalten diffundieren
kann. Die davon ausgehende Strahlung wird dann in einem Reaktor
gemessen [44]. Ebenso kann über die Penetration von Bakterien,
Radioisotopen zum Beispiel Calcium (45Ca) oder die elektrochemische
Leitfähigkeit zwischen Zahninneren und einem äußeren Medium, das
Randspaltenverhalten adhäsiver Füllungsmaterialien dargestellt werden [44].
31
Eine andere Möglichkeit die adhäsive Leistungsfähigkeit dentaler
Füllungsmaterialen zu evaluieren, ist die Bestimmung ihrer Zug- und
Scherfestigkeit. Bei diesen Testverfahren wird nach dem Einbringen der
Restauration, entweder in eine Kavität oder auf die plangeschliffene Zahn-
oberfläche, der Zahn in stäbchen- oder blockförmige Proben
geschnitten [96, 112]. Die Proben werden anschließend in einer Prüfmaschine
fixiert und durch das Einwirken einer tangentialen (Scherfestigkeit) oder
vertikalen (Zugfestigkeit) Kraft bis zum Bruch belastet. Aus dem Verhältnis von
einwirkender Kraft zur ursprünglichen Fläche errechnet sich die Zug- und
Scherfestigkeit, die Angabe erfolgt üblicherweise mit der Einheit Newton pro
Quadratmillimeter (N/mm2). Erfolgt eine abschließende mikroskopische
Untersuchung der frakturierten Proben, so sind Rückschlüsse auf die
Frakturursache möglich. Dabei kann man zwischen einem Versagen des
Bondings zum einen an der Zahnoberfläche, zum anderen am Übergang zur
Restauration, einem Versagen im Restaurationsmaterial selbst, sowie
Mischformen unterscheiden [112].
32
4. Fragestellung
Ziel dieser In-vitro Studie war es, die adhäsive Leistungsfähigkeit in Bezug auf
Zugfestigkeit und Randdichtigkeit des autokatalytisch aushärtenden Ein-
Schichtkonzepts (Clear Paste) gegenüber der Inkrementtechnik mit dem Nano-
Hybrid-Composite Grandio zu evaluieren. Zum Vergleich dienten ein
Microtensiletest und ein Farbstoffpenetrationstest, welche nach einer sechs
monatigen Lagerung der Zähne, in Wasser bei 37°C, durchgeführt wurden.
In den Vergleichsgruppen wurden drei verschiedene Adhäsivsysteme (Syntac,
Adhese, XP-Bond) verwendet, in der Gruppe mit der Einschichttechnik wurde
Syntac als Adhäsivsystem verwendet.
33
5. Material und Methode
5.1. Versuchsvorbereitung
64 karies- und füllungsfreie dritte Molaren, wurden zufällig auf vier Gruppen zu
je 16 Zähnen aufgeteilt. Bei allen Molaren war das Wurzelwachstum
abgeschlossen, die Weisheitszähne wurden mit Hilfe von Front- und
Seitenzahnscalern von Gewebs- und Knochenresten gereinigt. In alle Zähne
wurden mit Hilfe eines roten Winkelstücks und eines Diamanten okklusale
Klasse-I-Kavitäten mit einer Breite und Tiefe von 3 mm präpariert. Kam es beim
Anlegen der Kavität zur Eröffnung der Pulpa, wurde der Zahn verworfen und ein
Ersatzzahn stattdessen verwendet.
5.2 Legen der Füllungen
In allen 4 Gruppen erfolgte die Entfettung der Kavitäten mit 70%-igem Ethanol.
Danach folgte in den Gruppen 1, 3, 4 das Ätzen des Schmelzes für 15 s,
abschließend wurde das Dentin für 15 s geätzt.Damit wurde bei jedem Zahn der
Schmelz für 30 s und das Dentin für 15 s geätzt. Für die Schmelzätztechnik
wurde 37%-ige Phosphorsäure (H3PO4) verwendet. Die Kavitäten wurden nach
dem Konditionieren für 30 s mit einem Wasser-Luft-Gemisch abgesprüht. In der
ersten und vierten Gruppe wurde das Drei-Flaschen-Adhäsivsystem Syntac, in
der zweiten das selbstätzende Adhäsiv AdheSE und in der dritten Gruppe das
Adhäsiv XP-Bond verwendet. Die Benetzungs-, Trocknungs- und
Polymerisationszeiten entsprachen in allen Gruppen den
Herstellerangaben (Tabelle 2, S.37). Die Füllungen der ersten drei Gruppen
wurden mit dem Nano-Hybrid Komposit Grandio in Inkrementtechnik gelegt. Die
Inkrementdicke sollte dabei 2 mm nicht überschreiten, das Composite wurde
mit einem Kugelstopfer verdichtet und mit einer Polymerisationslampe, deren
Wirkmaximum bei 460 nm liegt (Smart light, Dentsply), für 40 s je Inkrement
ausgehärtet. Abschließend wurden mit einem roten Winkelstück und einer
Diamantlinse, sowie mit einem blauen Winkelstück und einem Arkansaskegel
die Füllungsränder geglättet. Bei den Weisheitszähnen der Gruppe 4, wurden
die Kavitäten nach dem Ätzen und Bonden mit einer dünnen Schicht
34
fließfähigen Composite Relaxx Flow benetzt, anschließend wurde die restliche
Kavität mit dem autokatalytisch aushärtenden Clear Paste in Einschichttechnik
aufgefüllt. Nach der zweiminütigen Aushärtezeit wurde durch die transparente
Clear Paste, das darunterliegende Flowable für 40 s ausgehärtet. Die
Ausarbeitung der Füllung erfolgte wie bei den anderen Gruppen ebenso mit
einem Feinkorndiamanten und einem Arkansaskegel unter Wasserkühlung. Die
gefüllten Zähne wurden für sechs Monate bei 37°C in Wasser eingelagert.
Einen Gesamtüberblick liefert die Abbildung 2 (S. 35), das detailierte Vorgehen
ist in der Abbildung 3 (S. 36) sowie in der Tabelle 2 (S. 37) zu sehen.
35
Abbildung 2: Versuchsaufbau im Überblick
36
Abbildung 3: Versuchsaufbau mit den unterschiedlichen Einwirkzeiten der Adhäsive. Die Benutzung der Adhäsive und Composite, erfolgte nach den Herstellerangaben. Die Arbeitsschritte vor dem Legen der Füllung, sowie die Weiterverarbeitung der Zähne nach dem erfolgreichen Füllen waren bei allen Gruppen identisch.
37
Gruppe 1
Syntac & Grandio
1. 15–30 s Ätzen (30 s Schmelz, 15 s Dentin)
2. Primer 15 s einwirken
3. Adhäsiv 20 s einwirken
4. Bond 40 s lichthärten
5. 2 mm Inkremente Grandio, je 40 s
lichthärten
Gruppe 2
Adhese & Grandio
1. Primer 15 s einmassieren, 15 s einwirken
2. Bond 10 s lichthärten
3. 2 mm Inkremente Grandio , je 40 s
lichthärten
Gruppe 3
XP-Bond & Grandio
1. 15-30 s Ätzen (30 s Schmelz, 15 s Dentin)
2. Bond 20 s einwirken
3. Bond 10 s lichthärten
4. 2 mm Inkremente Grandio , je 40 s
lichthärten
Gruppe 4
Syntac & Relaxx &
Clearpaste
1. 15-30 s Ätzen (30 s Schmelz, 15 s Dentin)
2. Primer 15 s einwirken
3. Adhäsiv 20 s einwirken
4. Bond 40 s lichthärten
5. Dünne Schicht Relaxx auftragen (nicht
gehärtet)
6. Kavität mit Clear Paste füllen
(Einschichttechnik)
7. 2 min autokatalytische Aushärtung
8. 40 s lichthärten
Tabelle 2: Tabellarischer Übersicht über Einwirkzeiten in den vier Gruppen
38
Syntac
Primer
Adhäsiv
Heliobond
TEGDMA
Maleinsäure
Dimethylketon
PEG-DMA
Maleinsäure
Glutaraldehyd
Wasser
Bis-GMA
TEGDMA
AdheSe
Primer
Bond
Dimethacrylat
Phosphonsäureacrylat
HEMA
Dimethacrylat
Siliziumdioxid
XP-Bond TCB-Harz
PENTA
UDMA
TEGDMA
HEMA
Butyliertes Benzendiol
Ethyl-4-Dimethylaminobenzoat
Kampferchinon
Funktionalisiertes amorphes Siliziumoxid
t-Butanol Tabelle 3: Inhaltsstoffe der Adhäsivsysteme nach Herstellerangaben
Tabelle 4: Inhaltstoffe der Composite nach Herstellerangaben
Grandio Bis-GMA, TEGDMA, anorganische
Füllstoffe
Relaxx Flow Monomermischung auf
Methacrylatbasis, Siliziumdioxid,
Bariumglasfüller
Clear Paste Bis-GMA-basierenden Harzen,
Siliziumdioxid, Bariumglasfüller
39
5.3 Microtensileversuch
Je 6 der 16 Zähne einer Gruppe wurden mit Hilfe von Klebewachs auf einen
Probenträger geklebt. Anschließend wurden mit einer Diamantsäge unter
ständiger Wasserkühlung in oro-vestibulärer Richtung 0,7 mm dünne
Zahnscheiben geschnitten. Diese Scheiben wurden dann wiederum auf einem
Probenträger aufgebracht und in okklusal-apikaler Richtung in Stäbchen
gesägt. Die Dicke der Scheiben und die Breite der Stäbchen setzt sich durch
den Sägevorschub von 1 mm abzüglich der Dicke des Sägeblattes von 0,3 mm
zusammen.Die Haftkraft der Klebefläche zwischen Füllung und Dentin wurde
mit Hilfe einer Universalprüfmaschine (Abb. 4) bestimmt. Dazu wurde die
Klebefläche der Stäbchen mit Hilfe einer Präzisionsschieblehre vermessen,
anschließend wurden die Proben dann mit Hilfe von Klebewachs in der
Prüfmaschine fixiert (Abb. 5, S. 40). Die Stäbchen wurden mit einer Querhaupt-
Geschwindigkeit von 1mm/min unter Zug bis zum Bruch belastet (Abb. 6, S.
40). So wurden für alle vier Gruppen die Haftkräfte des Composite-Dentin-
Verbundes ermittelt. Die Dentinseite der gebrochenen Stäbchen wurde für
weitere Untersuchungen mit dem Rasterelektronenmikroskop (REM) mit Hilfe
von Kohlenstoff auf Edelstahlprobenträger befestigt und nach anschließendem
Bedampfen mit Gold unter dem Rasterelektronenmikroskop untersucht.
Abbildung 4: Vergrößerte Ansicht des Querhauptes der Universalprüfmaschine Zwicki-line. A= Einspannung, B= Kraftaufnehmer,
C= Führungssäule.
A
B C
40
Abbildung 5: Composit-Dentinstäbchen (C) in der Einspannung (A) fixiert. Am Kraftaufnehmer (B) fehlt noch das Klebewachs, damit das Stäbchen sowohl an der Composit wie auch an der Dentinseite fiixiert ist.
A= Einspannung, B= Kraftaufnehmer, C= In der Einspannung fixierter Anteil des Stäbchens.
Abbildung 6: Das Stäbchen wurde nun mit Klebewachs (D) am Kraftaufnehmer fixiert. Die Universalprüfmaschiene wurde erfolgreich ausgelöst und der Bruch erfolgte zwischen den fixierten Anteilen (D+C) des Composit-Dentinstäbchen. A= Einspannung, B= Kraftaufnehmer, C= In der Einspannung fixierter Anteil des Stäbchens, D= Mit Klebewachs fixierter Anteil des Stäbchen.
A
B
B
A
C
C
D
41
5.4. Farbstoffpenetrationsversuch
Um die Randdichtigkeit der verschiedenen Füllungen zu beurteilen, wurden je
10 der 16 Zähne einer Gruppe nach der sechs monatigen Einlagerung in
Wasser bei 37°C einem Farbstoffpenetrationstest mit einer 0,5%-igen
Fuchsinlösung unterzogen. Um eine Penetration des Farbstoffs über
Seitenkanäle oder den Apex zu verhindern, wurden die Zähne bis ca. 3 mm an
den Füllungsrand mit einer Schicht wasserfestem Nagellack überzogen. Die
dritten Molaren wurden dann für eine Dauer von 24 Stunden, bei 37°C, in der
0,5%-igen Fuchsinlösung eingelagert. Nach diesen 24 Stunden wurden die
Zähne entnommen und unter fließendem Wasser abgespült. Mit einer
Diamantsäge wurden die Zähne in oro-vestibulärer Richtung in 1 mm dicke
Scheiben geschnitten um eine Penetration des roten Farbstoffes entlang der
Grenze Füllung-Zahnhartsubstanz beurteilen zu können. So konnten pro
Gruppe theoretisch bis zu 30 Zahnscheiben gewonnen werden. Durch die
gewonnenen Scheiben konnte, mit Hilfe eines Lichtmikroskops, die
Eindringtiefe des Farbstoffes entlang der oralen und vestibulären
Kavitätenwand mit Hilfe eines Score-Wertes (schematische Darstellung Abb. 7–
11, S. 42–44) bestimmt werden.
Score 0: intakter Füllungsrand, keine Penetration
Score 1: Penetration bis in den Schmelz
Score 2: Penetration bis in das Dentin
Score 3: Penetration bis zum Kavitätenboden
Score 4: Penetration bis zum Kavitätenboden und in apikaler gelegene Tubuli
42
Abbildung 7: Score 0: Keine Penetration. Die Abbildung zeigt ein Schnittbild in okklusal-apikaler Richtung durch eine intakte Composit-Füllung. Die beiden Pfeile deuten auf die Schmelz-Dentingrenze. A= Schmelz, B= Füllung, C=Dentin
Abbildung 8: Score 1: Penetration bis in den Schmelz. Die rote Markierung stellt schematisch ein Eindringen des Farbstoffes bis zur Schmelz-Dentingrenze dar. A= Schmelz, B= Füllung, C= Dentin, Pfeil= Schmelz-Dentingrenze
A
B
C
A
B
C
43
Abbildung 9: Score 2. In der Abbildung ist ein Fortschreiten des Farbstoffes über den Zahnschmelz in apikaler Richtung dargestellt. Der Farbstoff erreicht aber noch nicht den Kavitätenboden. A= Schmelz, B= Füllung, C= Dentin, Pfeil= Schmelz-Dentingrenze
Abbildung 10: Score 3: Penetration bis zum Kavitätenboden. Der Farbstoff konnte entlang der kompletten Kavitätenwand bis zu Boden der Füllungen vordringen. A= Schmelz, B= Füllung, C= Dentin, Pfeil= Schmelz-Dentingrenze
A
A
C
B
B
C
44
Abbildung 11: Score 4. Der Farbstoff penetriert neben der lateralen Kavitätenwand nun auch den Kavitätenboden und breitet sich nach apikal durch die Dentintubuli aus. A= Schmelz, B= Füllung, C= Dentin, Pfeil= Schmelz-Dentingrenze
A
B
C
45
5.5 Statistische Auswertung
Die statistische Auswertung erfolgte mit dem Analyse-Programm SPSS
(SPSS Inc., Chicago, IL, USA) für Windows.
Zum Einsatz kamen nachfolgende statistische Testverfahren:
Kolmogorow-Smirnov-Test:
Mit dem Test wurde eine Prüfung der Normverteilung der Ergebnisse
durchgeführt. Nicht normalverteilte Testwerte wurden nichtpara-
metrischen Tests unterzogen.
Wilcoxon-Vorzeichen-Test
Der Test prüft für zwei abhängige Stichproben mit ordinal skalierten
Werten, ob die positiven und negativen Rangunterschiede voneinander
abweichen. Der Wilcoxon-Vorzeichen-Test ist ein nicht parametrischer
Test.
Mann-Whitney-U-Test
Mit dem „U-Test“ wird geprüft, ob zwei unabhängige Stichproben
derselben Grundgesamtheit angehören. Dieser Test prüft auf der Basis
der Rangordnung der Einzelwerte.
Korrekturverfahren nach Bonferroni-Holm
Durch das Korrekturverfahren können unabhängige Stichproben auf dem
Signifikanzniveau von α = 0,05 untersucht werden. Die Signifikanzebene
wurde auf a* = 1- (1-a)1/k (k = Anzahl der durchgeführten Paarvergleiche)
adjustiert.
46
6. Ergebnisse
6.1 Ergebnisse der Microtensile Versuche
Aus den 16 Zähnen pro Gruppe wurden jeweils sechs Zähne zufällig für den
Microtensiletest ausgewählt. Durch einen Sägenvorschub von 10 mm und einer
Sägeblattbreite von 3 mm wurde versucht möglichst gleich große Stäbchen
(0,7x0,7 mm) zu erstellen. Löste sich während des Sägevorgangs das
Composite vom Dentin, so wurde die Probe verworfen und nicht gewertet.
Die Einstellungen der Universalprüfmaschine waren für alle Gruppen gleich:
Vorkraft: 0,5N
Vorkraftgeschwindigkeit: 1 mm/min
Prüfgeschwindigkeit: 1 mm/min
Kraftaufnehmer: 100N
Tabelle 5: Übersicht Microtensiletest
Gruppe Anzahl Stäbchen
Mittelwert in N/mm²
Standartabweichung
Syntac+ Grandio
n = 13
10,5
7,3
AdheSe+ Grandio
n = 29
19,7
4,9
XP-Bond+ Grandio
n = 34
22,6
6,3
Syntac+ Cum Dente, Clear Paste
n = 10
6,4
7,9
47
Die niedrigsten Haftwerte (6,4 N/mm²) erzielte das Einschichtsystem Clear
Paste, danach folgten die Inkrementtechniken mit Syntac (10,5 N/mm²),
und dem selbstätzende AdheSe (19,7 N/mm²). Die größten Haftwerte
erreichte das Einflaschenadhäsive XP-Bond mit im Mittel 22,6 N/mm².
Bei der rasterelektronenmikroskopischen Betrachtung konnte man bei den
Bildern der vierten Gruppe häufig Frakturen beziehungsweise großflächige
Ablösungen des Composite entlang der Grenze Hybridschicht zu
Komposit erkennen was auf ein Versagen im Restaurationsmaterial
hindeuten kann (Abb. 12, S. 48).
Die Frakturen in den Gruppen 1–3 erfolgten überwiegend als Mischform,
das heißt es war ein Abriss in der Interdiffusionzone und an der Grenze
Kunstoff-Hybridschicht zu sehen (Abb. 14, S. 50).
48
Abbildung 12: Das REM-Bild zeigt ein Dentinstäbchen aus der Gruppe 4 (B) in Einbett- masse (A). Die Fraktur fand zu größten Teilen koronal der Hybridschicht statt. Das Recht- eck wird in Abb. 13 (S. 49) vergrößert dargestellt. A= Einbettmasse, B= Dentinstäbchen, C= Composit.
A
B C
49
Abbildung 13: Zu sehen ist eine Detailansicht der Fraktur aus Abb. 14 (S. 48, Rechteck). In der Bildmitte ist ein Streifen Dentintubuli (D) zu erkennen, links und rechts davon der Füllungskunststoff (C). C= Composit, D= Dentin.
C
D
C
50
Abbildung 14: Im REM-Bild ist ein Dentinstäbchen (B) der Gruppe 2 in Einbettmasse (A) zu sehen. Die Fraktur verläuft an der Kunststoff/Hybridschicht und zwischen Hybrid-/ Dentinschicht. Das Rechteck wird in der Abbildung 15 (S. 51) vergrößert dargestellt. A= Einbettmasse, B= Dentinstäbchen, C= Composit, D= Dentin.
A
B C
D
51
Abbildung. 15: Detailaufnahme des Rechtecks aus der Abb. 14 (S. 51). Im rechten Bild- rand ist Composit (C) zu erkennen. Mittig sieht man die Hybridschicht mit zum Teil gefüllten Dentintubuli, am linken oberen Bildrand sind unpenetrierte Dentintubuli (D) zu erkennen. C= Composit, D= Dentin.
C
D
52
6.2 Ergebnisse der Farbstoffpenetrationsversuche
Aus den vier Gruppen mit jeweils 16 Zähnen wurden zufällig 10 Zähne pro
Gruppe ausgewählt und nach der 24 stündigen Lagerung bei 37°C in
0,5%iger Fuchsinlösung, mit Hilfe einer Diamantsäge in 3 Scheiben (Endstück,
Mittelstück, Endstück) geschnitten. Trennte sich während des Sägens die
Füllung vom Zahn, so wurde diese Zahnscheibe als nicht beurteilbar gewertet
und damit nicht gezählt. Die Auswertung erfolgte unter einem Lichtmikroskop.
Die tiefste Eindringstelle des Farbstoffes bestimmte den Score-Wert.
Score 0: intakter Füllungsrand, keine Penetration
Score 1: Penetration bis in den Schmelz
Score 2: Penetration bis in das Dentin
Score 3: Penetration bis zum Kavitätenboden
Score 4: Penetration bis zum Kavitätenboden und in apikaler gelegene Tubuli
Das Einschichtsystem Clear Paste schnitt hierbei am schlechtesten ab (Tab 6)
es war im Mittel eine Penetration mindestens bis ins Dentin zu erkennen. Häufig
war eine Anfärbung des Kavitätenbodens durch einen okklusal beginnenden
Riss zu erkennen, ebenso war eine ausgeprägte Blasenenbildung in den
Lichtmikroskopischen Bildern zu sehen (Abb. 16+17, S. 53). Ebenfalls kam es
in Gruppe 4 des Öfteren zum adhäsiven Versagen an der Hybridschicht (Abb.
18+19, S. 54). Am Besten schnitt bei der Randdichtigkeitsprüfung die Gruppe
Syntac vor der Gruppe XP-Bond und AdheSe ab (Tab. 6).
Gruppe Anzahl Zahnscheiben
Score Min.
Score Max.
Score im Mittelwert
1. Syntac+Grandio n=30 0 2 0,27
2. AdheSe+Grandio n=22 0 3 0,79
3. XP-Bond+Grandio n=30 0 2 0,53
4. Syntac+Cumdente n=29 0 3 2,14 Tabelle 6: Übersicht über Anzahl der Zahnscheiben und Score Werte
53
Abbildung 17: Zentral im Bild Haarriss von okklusal bis zum Kavitätenboden und multiple Luftblasen (Pfeile) in der 4. Gruppe. A= Schmelz, B= Dentin, C= Kompositfüllung.
Abbildung 16: Schnittbild der 4. Gruppe. Der Haarriss beginnt okklusal und verläuft bis zum Kavitätenboden (Pfeile). Zentral im Bild befindet sich ein große Luftblase (D) durch die der Riss verläuft. A= Schmelz, B= Dentin, C= Composit-Füllung, D= Luftblase.
A C
B
C
B
A
D
54
Abbildung 18: Adhäsives Versagen am Kavitätenboden in der Gruppe 4. Die Füllung (C) hat sich fast komplett vom Kavitätenboden (Strecke zw. beiden
Pfeilen) gelöst. A= Schmelz, B= Dentin, C= Kompositfüllung.
Abbildung 19: Adhäsives Versagen am Kavitätenboden in der Gruppe 4. Die Füllung (C) hat sich auf ganzer Länge deutlich vom Kavitätenboden gelöst (Strecke zw. den Pfeilen). Die Kavitätenwände scheinen keine Ablösungen aufzuweisen. A= Schmelz, B= Dentin, C= Kompositfüllung.
A
B
C
A
B
C
55
7. Diskussion 7.1 Interpretation der Ergebnisse
Ein Großteil der konservierenden Behandlungen in der täglichen Praxis ist das
Legen von plastischen Füllungen. Hierfür stellt die Industrie dem
praktizierenden Zahnarzt mehr oder weniger ausgereifte Composite- und
Bondingsysteme, meist mit dem Anspruch Zeit einzusparen, zur Verfügung.
Geht aber diese Zeitersparnis auf Kosten einer verringerten Langlebigkeit,
durch Randverfärbungen, Randspaltbildungen, mangelnde Adaption,
Sekundärkaries oder verursacht womöglich postoperative Hypersensitivitäten,
so sollte man den augenscheinlichen Vorzügen kritisch gegenüber treten [32].
In dieser In-vitro Arbeit wurde ein neues Kernhärtungskonzept, mit drei
etablierten Bondingsystemen in Verbindung mit der Inkrementtechnik
hinsichtlich des Randspaltverhaltens (microleakage) und der Mikrozugfestigkeit
(microtensile bond strength) verglichen. Da es sich bei den verwendeten
Zähnen um extrahierte dritte Molaren handelte, das Legen der Füllungen unter
optimalen Bedingungen (gute Sicht, absolute Trockenlegung, Kariesfreiheit)
stattfand und keine künstlichen Alterungs-vorgänge auf die Zähne einwirkten,
ist nur eine erste Vorhersage über das klinische Verhalten der verwendeten
dentalen Werkstoffe möglich. Der Vorteil von In-vitro Studien, ist eine objektive,
von persönlichen Faktoren des Probanden unabhängige (Speichelfluss,
Compliance, Recalltermine) und reproduzierbare Aussage über das Verhalten
der getesteten Werkstoffe zu erhalten. Durch höhere Probenzahlen bei Labor-
Studien im Vergleich zu in-vivo Studien, die durch einen Behandler bewältigt
werden können, versucht man ebenfalls eine Behandler unabhängige
Reproduzierbarkeit zu erreichen [49, 54, 118]. Anhand dieser
Laboruntersuchungen ist es in kurzer Zeit möglich, im Vorfeld einer klinischen
Studie, die Anwendungssicherheit eines neuen Produkts zu bestimmen und die
Durchführbarkeit eines klinischen Tests, ohne Nachteile für die Probanden,
einzuschätzen [49, 87].
56
In dentalen, auf Methacrylat basierenden Füllungskunststoffen, erfolgt die
Polymerbildung, das heißt das Öffnen von Kohlenstoffdoppelbindungen im
Monomer und die Bildung von Polymernetzwerken mit Einfachbindungen durch
die radikalische Polymerisation. Dies erfordert die Anwesenheit von Molekülen,
die nach Aktivierung in Radikale zerfallen und so eine Polymerisationsreaktion
der Monomere initiieren [114]. Nach Art der Aktivierung dieser reaktiven
Initiatoren kann man zwischen lichthärtenden, autokatalytisch und dual
härtenden Kompositen unterscheiden, wobei die Lichthärtung aufgrund ihrer
Anwenderfreundlichkeit und der Möglichkeit den Polymerisationsstartzeitpunkt
zu bestimmen, am weitesten verbreitet ist [27]. Bei der Lichthärtung werden als
Initiatoren meist α-Diketone, wie zum Beispiel Kampherchinon (CQ), dessen
Absorptionsspektrum im blauen, sichtbaren Wellenlängenbereich zwischen
440–480 nm (Absorptionsmaximum bei 468 nm) liegt, dem Komposit
beigesetzt [114]. Die Reaktivität von Kampferchinon kann durch den Einsatz
von Akzeleratoren auf Amin-Basis, zum Beispiel Dimethylamino-
ethylmethacrylat (DMAEM), Ethyl-4-dimethylamino-benzoat (EDMAB), oder
N,N-Cyanoethyl-methylanilin (CEMA), erhöht werden Üblicherweise enthalten
Komposit Initiatoren und Akzeleratoren in einem Bereich von 0,2–1,2 Gew.-%
[27, 114]. Der Lichthärtung ging die chemische oder autokatalytische Härtung
voraus. Bei dieser Art der Polymerisation erfolgt die Startreaktion durch das
zusammenbringen zweier Komponenten. Beide Komponenten enthalten
Füllstoffe, Stabilisatoren und Monomere. In der Basispaste ist zusätzlich ein
Akzelerator, in der Katalysatorpaste ein Initiator enthalten [27]. Als Initiator wird
Dibenzolyperoxid, als Aktivator wird ein aromatisches Amin, zum Beispiel N,N-
Dihydroxyethyl-p-toluidin eingesetzt [50, 114]. Als nachteilig bei dieser Methode
der Aushärtung haben sich die eingeschränkte Verarbeitungszeit, sowie
Lufteinschlüsse, die während des Mischvorgangs entstehen können,
erwiesen [27].
Der Konversionsgrad, das heißt die Umsetzung von Monomeren zu Polymeren,
ist bei chemisch härtenden geringer als bei den lichthärtenden
Vertretern [3, 93]. Unter dualhärtenden Kompositen versteht man Kunststoffe,
57
deren Polymerisation durch die Kombination aus chemischer und durch Licht
induzierter Härtung vollzogen wird. Häufig wird diese Art von Komposit bei der
adhäsiven Befestigung von zahnfarbenen, indirekten Restaurationen
eingesetzt. Der Vorteil der Dualhärtung besteht darin, dass auch eine Härtung
des Komposits in Licht unzugänglichen Bereichen gewährleistet wird [27].
Ebenso gilt bei den dualhärtenden Kompositen, dass in den lichtaktivierten
Bereichen die Konversionsrate höher ist als in den Bereichen, in denen eine
reine chemische Aushärtung erfolgt, was wiederum zu einem erhöhten
Restmonomergehalt und dadurch zu einer verringerten Pulpaverträglichkeit
führen kann [3, 93].
Alle derzeitigen, auf Methacrylatbasis basierenden, dentalen Komposite
unterliegen bei der Polymerisation einer Schrumpfung, diese ist auf die
Verkleinerung der intermolekularen Abstände bei der Polymerbildung
zurückzuführen und konnte durch den hohen Füllkörperzusatz zwar verringert,
aber noch nicht gänzlich beseitigt werden. Die Polymerisationsschrumpfung
wird üblicherweise in Volumenprozent angegeben und beträgt bei derzeit im
Handel erhältlichen Kompositen je nach Studie 1–3 Vol.-% [49, 94]. Der
Polymerisationschrumpfung wirkt die hygroskopische Expansion, das heißt die
kontinuierliche Wasseraufnahme aus dem Speichel in die Matrix, entgegen. Die
hygroskopische Expansion, welche nach der einmonatigen bis dreimonatigen
Liegezeit im feuchten Medium das höchste Niveau erreicht ist aber deutlich
geringer als die Polymerisationsschrumpfung [49]. Durch die Polymerisations-
schrumpfung ebenso wie durch die hygroskopische Expansion entstehen Kräfte
und Spannungen an den Kavitätenwänden und Füllungsrändern, welche eine
perfekte Adaptation der Füllung gefährden, zu Mikrorissen, Randspalten und
Frakturen und damit zum Versagen der Restauration führen können [27, 49].
Diese Kräfte werden als Schrumpfungsspannung bezeichnet und sind abhängig
von der Kavitätenform, der Füllungstechnik, den werkstofflichen Eigenschaften
des Restaurationsmaterials, dem Polymerisationsgrad und dem C-Faktor,
welcher das Verhältnis zwischen gebundener und ungebundener
58
Kunststoffläche angibt, beeinflusst [15, 16]. Ein früher Ansatz zur Steuerung der
Polymerisationspannung bei lichthärtenden Kompositen war der Einsatz von
lichtleitenden Keilen und transparenten Matrizen, um so die
Schrumpfungsspannung in Richtung der gebondeten Flächen zu lenken und
damit der Randspaltbildung entgegenzuwirken [61]. Diese Hypothese wird aber
durch die Arbeit von Versluis et al. (1998) angezweifelt und es wird eher von
Schrumpfungsvektoren, unabhängig vom Einfallswinkel der Lichtquelle und
sofern die Bonding Qualität ausreichend ist, von der freien Fläche hin zur
gebunden ausgegangen [120]. Auch bei chemisch aushärtenden Kompositen
zeigen die Schrumpfungsvektoren, ausreichende Bondingstärken
vorausgesetzt, zu den Kavitätenwänden beziehungsweise zu den gebondeten
Arealen [120].
Das Einbringen des Restaurationsmaterials in Schichten (Inkrementtechnik) ist
eine etablierte Technik, um die Schrumpfungsspannung zu verringern, den
Konversionsgrad zu erhöhen und eine ausreichende marginale Adaptation an
den Kavitätenwänden zu erzielen [15]. Die Schichtdicke sollte dabei 2 mm nicht
überschreiten, da es bei größer dimensionierten Schichten nicht mehr zu einer
Durchleuchtung der tieferen Kompositareale mit handelsüblichen
Polymeristationslampen kommt [88, 93]. Sowohl im Microtensiletest, wie auch
im Randspaltverhalten war die adhäsive Leistungsfähigkeit des
Einschichtkonzepts der Firma Cumdente, der der Inkrementtechnik unterlegen.
Auch eine größere Zeitersparnis ist bei diesem Produkt durch die
autokatalytischen Aushärtung von 2 Minuten und einer abschließenden
Polymersisation der Lining-Schicht von 40 s nicht gegeben. Denn in dieser Zeit
könnten theoretisch 5,5 Inkremente mit einer Schichtdicke von 2 mm mit einer
Polymerisationszeit von 40 s ausgehärtet werden, sofern man die Zeit für das
Einbringen des Flüllungsmaterials als gleich annimmt. Da sowohl in der
Kontrollgruppe wie auch in der Gruppe 4, das gleiche Bondingsystem
verwendet wurde und die Aushärtung aller Gruppen mit der gleichen
Polymerisationslampe erfolgte, sollten die Ursachen für das schlechtere
Abschneiden bei dem verwendeten Einschicht-Composite gesucht werden [91].
59
Ebenso war bei der vierten Gruppe (Clear Paste) eine deutlich höhere
Verlustrate von Füllungen in toto und Füllungsstücke beim Sägen der
Microtensilestäbchen zu erkennen, was wiederum auf einen schlechteren
Verbund zwischen Kunstoff und Hybridschicht hindeuten kann. Mögliche
Ursachen dafür können die unterschiedliche Einbringung und Adaption des
neuen Composites an die Kavitätenwand und den Kavitätenboden sein, eine
größere Polymerisationsschrumpfung durch eine abweichende Matrix oder die
Bulktechnik, eine geringer Durchhärtungsgrad durch die autokatalytische
Aushärtung oder ein geringerer Füllkörpergehalt um die Viskosität zu
erhalten [5, 113, 127]. Durch den hohen C-Faktor (= 5), welcher aus dem
gewählten Kavitätendesing entsteht, wirken auf die Hybridschicht bei der
Abbindereaktion sehr große Polymerisationskräfte ein [15, 16]. Die Lining-
Schicht, aus einem fließfähigen Komposit (stress-breaker), scheint hierbei den
Schrumpfungsstress gegenüber den schmelzgebunden Füllungsanteilen und
der Kunsstoffoberfläche nicht kompensieren zu können. Womit dann die
gehäuften Ablösungen der Füllung am Kavitätenboden der Gruppe 4 zu
begründen wären [102, 113].
Geht man davon aus, das die Bondingqualität an den Kavitätenrändern und der
Verbund zwischen Flowable und dem Einschichtkomposit aureichend ist, so
könnte eine weitere Schwachstelle dieser Art der Kernhärtungstechnik die
Unterfüllung (lining), die erst nach der eigentlichen autokatalytischen
Abbindereaktion polymerisiert wird. Da sich während der chemischen
Aushärtung genügend freie Monomere im angrenzenden Lining aus Flowable
befinden, wird so die Schicht aus Flow benützt um den Polymerisationsstress
der Clear Paste zu reduzieren beziehungsweise abzufangen. Beim
abschließenden Aushärten des Flows, welches aufgrund seiner
werkstoffkundlichen Eigenschaften weniger Füllkörper und einen höheren
kurzkettigen Matrixanteil enthält, entsteht so aber an der Grenze zwischen
Hybridschicht/Flow und Flow und bereits ausgehärteten Composite (Clear
Paste) ein hoher Polymerisationsstress [120].
60
Die hohe Polymerisationsspannung kann dann zu den charakteristischen
rasterelektronenmikroskopischen Frakturbildern der Gruppe 4 führen. Die
auftretenden Lufteinschlüsse, welche häufig bei der Gruppe 4 in der
lichtmikroskopischen Auswertung zu sehen waren, können zum einen beim
Anmischen mit den Mischkanülen, obwohl der erste Anteil austretenden
Materials verworfen wurde, zum anderen durch die mangelnde Kondensation
und Adaptation an den Kavitätenwänden entstanden sein [27, 102]. Das
getestete Composite Clear Paste scheint noch keinen selbstnivelierenden oder
selbstadaptierenden Effekt wie nachfolgende Einschichtsysteme zu besitzen.
Um die Viskosität bei fließfähigen Kompositen gering zu halten und damit eine
Adaptation ohne kondensieren zu ermöglichen wird häufig der hoch visköse
Bis-GMA Matrixanteil sowie der Füllkörpergehalt verringert und der Anteil an
kurzkettigen, niedrig viskösen Monomeren wie zum Beispiel TEGDMA erhöht.
Durch die Erhöhung des kurzkettigen Matrixbestandteile, werden zwar die
Zugfestigkeit und die Fluidität gesteigert, dafür die Biegefestigkeit gemindert
und die Polymeristationsschrumpfung erhöht. Dies wäre eine mögliche
Erklärung für die höhere Frakturrate beim Erstellen der Stäbchen und dem
höheren Blasenanteil bei der lichtmikroskopischen Auswertung in der letzten
Gruppe [4, 43, 127].
Bei neueren Einschichtsystemen besteht die Matrix meist aus einer UDMA-
Basis und nicht aus einer Bis-GMA-Basis, dies scheint sich positiv auf die
werkstoffkundlichen Eigenschaften und eine höhere Erfolgsrate in Studien
auszuwirken [86].
61
7.2 Schlussfolgerung
Das Einschichtkonzept Clear Paste der Firma Cumdente ist in dieser Studie im
Hinblick auf Verbundstärke und Randdichtigkeit der Inkrementtechnik mit den
getesteten drei Adhäsiven (AdheSe, Syntac, XP-Bond) und dem
Füllzungskunststoff Grandio unterlegen. In dieser Untersuchung zeigten das
selbstätzende Adhäsiv AdheSe, sowie das Einflaschensystem XP-Bond, noch
vor dem Drei-Flaschen-System Syntac, die besten Haftwerte.
Bei der Randdichtigkeit war aber Syntac in Verbindung mit dem Komposit
Grandio den beiden anderen Bondingsystemen und der Einschichttechnik
überlegen.
Auf Grund dieser Arbeit ist momentan davon abzuraten, für die in dieser
Dissertation verwendete Kavitätengröße (3x3x3 mm) das Bulk-Füllungssystem
Clear Paste im Praxisalltag zu verwenden.
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70
9. Verzeichnisse
9.1 Abkürzungsverzeichnis
Bisphenol A-Glycidylmethacrylat (Bis-GMA)
Carbonsaure-modifiziertes Dimethacrylat (TCB-Harz)
Hydroxyethylmethacrylat (HEMA)
4-Methacryloxyethyl Trimellitate Anhydrid (4-META)
N-methacryloyl-5-aminosalicylsäure (NMSA)
N-Phenylglycin (NPG)
N-Phenylglycin-Glycidylmethacrylat (NPG-GMA)
Phosphorsaure-modifiziertes Acrylatharz (PENTA)
Polyethylenglycoldimethacrylat (PEG-DMA)
Pyromellitic diethylmethacrylat (PMDM)
Triethylenglycol-Dimethacrylat (TEGDMA)
Urethan-Dimethacrylat (UDMA)
71
9.2 Abbildungsverzeichnis
Abbildungs-
nummer
Bezeichnung Seite
1 Aktuelle Einteilung dentaler Adhäsive 22
2 Versuchsaufbau im Überblick 35
3 Versuchsaufbau mit unterschiedlichen Einwirkzeiten der
Adhäsive
36
4 Vergrößerte Ansicht des Querhauptes der
Universalprüfmaschine Zwicki-line
39
5 Composit-Dentinstäbchen in der Einspannung fixiert 40
6 Das Stäbchen wurde mit Klebewachs am Kraftaufnehmer
komplett fixiert
40
7 Score 0: Keine Penetration 42
8 Score 1: Penetration bis in den Schmelz 42
9 Score 2: Penetration bis in das Dentin 43
10 Score 3: Penetration bis zum Kavitätenboden 43
11 Score 4: Penetration bis zum Kavitätenboden und apikaler 44
12 Das REM-Bild zeigt ein Dentinstäbchen aus der Gruppe 4 48
13 Detailauffnahme der Abb. 12 49
14 REM-Bild eines Dentinstäbchen der Gruppe 2 50
15 Detailaufnahme der Abb. 14 51
16 Schnittbild der 4. Gruppe, Blasenbildung und Haarriss 53
17 Schnittbild der 4. Gruppe, Blasenbildung und Haarriss 53
18 Schnittbild der 4. Gruppe, Adhäsives Versagen am
Kavitätenboden
54
19 Schnittbild der 4. Gruppe, Adhäsives Versagen am
Kavitätenboden
54
9.3 Tabellenverzeichnis
Tabellen-
nummer
Bezeichnung Seite
1 Bondinggenerationen im Überblick 20
2 Überblick über Vorgehensweise und Einwirkzeiten in den
vier Gruppen
37
3 Inhaltstoffe der Composite nach Herstellerangaben 38
4 Inhaltsstoffe der Adhäsivsysteme nach Herstellerangaben 38
5 Übersicht Microtensiletest 51
6 Übersicht über Anzahl und Score Werte 57
72
10. Anhang
10.1 Adhäsivsysteme
10.2 Füllungskunststoffe
Adhäsiv Chargennummer Firma/Hersteller
AdheSE
Primer
Bond
H29231
J27162
Ivoclar Vivadent, Ellwangen,
Deutschland
Syntac
Primer
Adhäsive
HelioBond
H07334
J06705
H29583
Ivoclar Vivadent, Ellwangen,
Deutschland
XP Bond 0608000341 Dentsply DeTrey, Konstanz,
Deutschland
Komposit Chargennummer Firma/Hersteller
Grandio
Farbe A2
Farbe A2
VC 52 001811 E2 016 5
VC 52 001811 E2 013 5
VOCO GmbH, Cuxhaven,
Deutschland
CumDente
Relaxx (Flow) A3
Clear Paste
5606463
7601804
Cumdente GmbH, Tübingen,
Deutschland
73
10.3 Hilfsmittel
Hilfsmittel Firma/Hersteller
Fuchsinlösung 5%ig Wissenschaftliches Labor der
Zahnklinik 1, UK Erlangen, Deutschland
Ethanol-Lösung 70%ig Hof Apotheke, Schillingsfürst,
Deutschland
Arkansaskegel SHOFU Dental GmbH, Ratingen,
Deutschland
Ätzgel Phosphorsäure 37%ig SDI Limited, Bayswater, Australien
Diamantsäge Wissenschaftliches Labor der
Zahnklinik 1, UK Erlangen, Deutschland
Diamantschleifkörper Komet Dental, Lemgo, Deutschland
Digitalkamera
Canon Deutschland GmbH, Krefeld
Heidemann Carl Martin GmbH, Solingen,
Deutschland
Kugelstopfer Carl Martin GmbH, Solingen,
Deutschland
Lichtmikroskop Zeiss AG, Jena, Deutschland
Microbrush Kerr, USA
Nagellack Colours of the World, rot Nr. 3, Takko,
Deutschland
Rasterelektronenmikroskop Wissenschaftliches Labor der Zahnklinik
1, UK Erlangen, Deutschland
Scaler Front-/Seitenzahn Hu-Friedy, Rotterdam, Niederlande
Smart Light Dentsply DeTrey, Konstanz,
Deutschland
Universalprüfmaschine Zwicki/Roell, Ulm, Deutschland
Winkelstück blau KaVo GmbH, Biberach, Deutschland
Winkelstück, rot KaVo GmbH, Biberach, Deutschland
74
10.4 Ergebnistabellen Penetrationsversuch
Syntac + Grandio
Score 0 1 2 3 4 Zahn 1
End x Mitte x End x
Zahn 2
End x Mitte x End x
Zahn 3
End x Mitte x End nicht
beurteilbar
Zahn 4
End x Mitte x End x
Zahn 5
End x Mitte x End nicht beurteilbar
nicht beurteilbar
Zahn 6
End x Mitte x End x
Zahn 7
End x Mitte x End x
Zahn 8
End x Mitte x End x
Zahn 9
End x Mitte x End x
Zahn 10
End x Mitte x End x
75
Adhese+Grandio
Score 0 1 2 3 4
Zahn 1 End x Mitte x End x
Zahn 2
End x Mitte x End x
Zahn 3
End x Mitte x End x
Zahn 4
End x Mitte x End nicht beurteilbar
Zahn 5
End x Mitte x End x
Zahn 6
End x Mitte x End x
Zahn 7
End x Mitte x End x
Zahn 8
End x Mitte x End x
Zahn 9
End x Mitte x End x
Zahn 10
End x Mitte nicht beurteilbar
nicht beurteilbar
End x
76
XP-Bond+Grandio
Score 0 1 2 3 4
Zahn 1 End x Mitte x End x
Zahn 2
End x Mitte x End x
Zahn 3
End x Mitte x End x
Zahn 4
End x Mitte x End x
Zahn 5
End x Mitte x End x
Zahn 6
End x Mitte x End x
Zahn 7
End x Mitte x End x
Zahn 8
End x Mitte x End x
Zahn 9
End x Mitte x End x
Zahn 10
End x Mitte x End x
77
Syntac + Cum Dente
Score 0 1 2 3 4
Zahn 1 End x Mitte x End x
Zahn 2 End x Mitte x End x
Zahn 3 End x Mitte x End x
Zahn 4 End x Mitte x End x
Zahn 5 End x Mitte x End x
Zahn 6 End x Mitte x End x
Zahn 7 End x Mitte x End x
Zahn 8 End x Mitte Nicht beurteilbar
Nicht beurteilbbar
End x
Zahn 9 End x Mitte x End x
Zahn 10 End x Mitte x End x
78
Danksagung
Danken möchte ich Herrn Prof. Dr. A. Petschelt Direktor der Zahnklinik 1 –
Zahnerhaltung und Parodontologie der Friedrich-Alexander-Universität
Erlangen Nürnberg für die Möglichkeit, diese Arbeit an der Zahnklinik 1
durchzuführen.
Ebenso möchte ich mich bei Frau Stein und Frau Scheuermeyer aus dem
Forschungslabor der Zahnklinik 1 – Zahnerhaltung und Parodontologie der
Friedrich-Alexander-Universität Erlangen Nürnberg bedanken, die für Fragen
stets ein offenes Ohr hatten.
Bei Frau Amberger, Forschungslabor der Zahnklinik 1 – Zahnerhaltung und
Parodontologie der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen Nürnberg, möchte
ich mich für die Unterstützung am Rasterelektronenmikroskop bedanken.
Mein ganz besonderer Dank gilt meinem Doktorvater, Herrn Prof. Dr. R.
Frankenberger für die Überlassung des Themas, die unkomplizierte, gute
Zusammenarbeit und die Unterstützung, sowie die schnelle Beantwortung
entstandener Fragen.