Parodontologie


Untersuchung zum Materialstress von Kompositen


Der Erfolg der Füllungstherapie wird von vielen Faktoren beeinflusst. Werden dabei Komposite verwendet, so stellt das Ausmaß der Polymerisationsschrumpfung einen wichtigen Parameter dar. Mit einem neuen Werkstoff lässt sich der Materialstress reduzieren, wie im Folgenden anhand einer vergleichenden Untersuchung demonstriert wird.

Dentale Komposite erfahren beim Aushärten eine Kontraktion. Diese sogenannte Polymerisationsschrumpfung ist eines der Hauptprobleme bei Kompositrestaurationen3. Die Ursache liegt in der Chemie begründet. Zunächst weisen die Monomere des Komposits einen gewissen Abstand zueinander auf, die intermolekulare Distanz. Sie beruht auf den Abstoßungskräften zwischen den Elektronen, die sich auf den äußeren Orbitalen befinden. Nach Energiezufuhr, zum Beispiel durch Licht, nähern sich die Monomere an und teilen sich die Elektronen, wobei sie kovalente Verbindungen bilden. So formt sich eine Kette von Monomeren, die man Polymer nennt. In der Konsequenz führt dies zu einer irreversiblen Volumenreduktion.

Problematische Spannungen zwischen Komposit und Kavitätenrand

Aus diesem Grunde resultiert die Polymerisation eines Komposits in der Füllungstherapie stets in Spannungen an der Grenzfläche zum Kavitätenrand2,6. Denn bei der Aushärtung zieht sich das Komposit zusammen und ist dabei bestrebt, sich zur Mitte hin zu bewegen. An den Grenzflächen ist es jedoch mit der Zahnhartsubstanz durch ein Adhäsiv verbunden. In dieser Haftschicht bewirkt die Volumenverminderung während der Polymerisation Spannungen, die in bestimmten Zonen zu Schädigungen führen. In Abhängigkeit von den Adhäsivkräften werden diese Areale größer oder kleiner ausfallen. Darüber hinaus hängt die Spannung von der freien Oberfläche des Komposits ab. Je größer sie ist, desto leichter kann das Komposit fließen und desto weniger Stress entsteht. Bei kleiner freier Oberfläche kommt es jedoch zu größeren Spannungen im Bereich der Adhäsion1.

Schrumpf führt zur Beeinträchtigung des Haftverbunds

Die Zerstörung der Haftschicht durch die Polymerisationsspannung und die so erzeugten Spalten führen zu einer fortschreitenden Schädigung der Restauration. Ein offener Spalt erlaubt den Eintritt von Flüssigkeiten in die Grenzschicht zwischen Komposit und Zahnhartsubstanz, was eine Mikro- Infiltration bewirkt2. Sie wird begleitet durch Bakterien, die den offenen Spalt besiedeln und eine Sekundärkaries bewirken. Andererseits erleichtert der Eintritt der Flüssigkeiten in die Grenzregion die Schädigung der Polymermatrix durch Hydrolyse und ihre fortschreitende Zerstörung4,9.

In einer Kavität existieren zwei Gewebe, die das Komposit verbindet: Zahnschmelz und Dentin. Der Stress, den die Polymerisationsschrumpfung bewirkt, betrifft Dentin und Schmelz in unterschiedlicher Weise. Normalerweise ist die Verbindung mit dem Schmelz widerstandsfähiger als die mit dem Dentin. Daher betrifft der Polymerisationsstress primär das Dentin2,11. Ein anderer beachtenswerter Faktor ist der Adhäsiv-Typ. Die Systeme, die eine vorhergehende Säureätzung benötigen, führen zu einer sehr sicheren Verbindung mit dem Schmelz, wodurch der Kontraktionseffekt praktisch kompensiert wird. Andererseits erschwert die vorhergehende Säureätzung die Verbindung mit dem Dentin; hier kommt es häufiger zu Fehlstellen in der Verklebung infolge von Polymerisationsstress. Die selbstätzenden Systeme bewirken eine weniger widerstandsfähige Verbindung mit dem Schmelz als die Systeme mit vorhergehender Säureätzung. Die Folge: Randspaltbildung und mögliche Infiltrationen mit Flüssigkeit bzw. Bakterien. Auf der anderen Seite ist die Verbindung mit dem Dentin im Falle eines selbstätzenden Adhäsivs widerstandsfähiger gegenüber der Polymerisationsspannung, weil die größere Filmstärke des Adhäsivs zu einer größeren Elastizität führt und so dem Polymerisationsstress besser widersteht.

Konzepte zur Verminderung der Volumenkontraktion

Nun hat man verschiedene Methoden zur Reduktion der Polymerisationsschrumpfung vorgeschlagen. Es gibt Behandlungstechniken, die den Stress an den Wänden der Kavität reduzieren. Eine davon besteht darin, den C-Faktor zu kontrollieren. Der C-Faktor ist das Verhältnis zwischen der freien Oberfläche des Komposits und der Oberfläche der Kontaktfläche zur Kavitätenwand1. Je höher der C-Faktor ist, desto größer ist die freie Oberfläche des Komposits und desto geringer ist die Spannung an den Kavitätenwänden. So kommt es in der Grenzschicht in geringerem Maße zu Ablösungen des Komposits von der Wandung8. Eine Alternative besteht darin, die Kinetik der Polymerisationsreaktion zu beeinflussen. Das bewirkt eine schnellere Aushärtung in der Nähe der Kavitätenwände und eine langsamere im Zentrum des Materials. So baut sich die Spannung im Inneren des Materials auf und nicht an der Adhäsiv-Grenzfläche. Das hat zu Experimenten mit Kompositen geführt, die vorpolymerisierte Strukturen in der fließfähigen Kompositmasse aufweisen. Eine andere Option besteht in der Modifikation der Polymermoleküle. Ideale Monomere, die sich beim Zusammenschluss gar nicht zusammenziehen und auch nicht ausdehnen, hat man für die Zahnheilkunde noch nicht erfolgreich herstellen können. Aber man hat solche mit einer geringeren Polymerisationsspannung neu entwickelt. SDR (Fa. Dentsply Detrey) ist ein Material, das chemisch entsprechend aufgestellt ist, um die durch Polymerisation entstehende Spannung zu verringern.

Experimentelle Randspaltuntersuchung

Die Anwendung von SDR in der Kavität verursacht eine geringere Spannung im Bereich des Haftverbunds. Tatsächlich kann man beobachten, wie sich der Spalt an der Grenzfläche sowohl in der Breite als auch der Länge im Bereich „Dentin- Adhäsiv-Komposit“ vermindert. Abbildung 1 zeigt die Ergebnisse für die Spaltbreite und Spaltlänge in einer Kavität im Vergleich (Hybridkomposit [Spectrum TPH, Fa. Dentsply Detrey] vs. SDR). Um diese In-vitro-Resultate zu erzielen, verwendete man 5 Weisheitszähne für jedes Material (insgesamt 10 Weisheitszähne). Es wurden Längsschnitte von 2 mm Stärke hergestellt (Abb. 2). Bei jedem Schnitt wurden zwei zylindrische Kavitäten mit einem Durchmesser von 1,5 mm präpariert; diese wurden dann mit den Materialien gefüllt. In beiden Fällen wurde XP Bond (Fa. Dentsply Detrey) als Adhäsiv verwendet.

  • Abb. 1: Vergleich von Spaltbreite und Länge eines Mikrohybridkomposits im Vergleich zu SDR.
  • Abb. 2: Schnittbild mit Füllungen.
  • Abb. 1: Vergleich von Spaltbreite und Länge eines Mikrohybridkomposits im Vergleich zu SDR.
  • Abb. 2: Schnittbild mit Füllungen.

  • Abb. 3: Beurteilung der Kavitäten unter dem Konfokalmikroskop mit Weißlicht.
  • Abb. 4: Darstellung der Kompositfüllung im Konfokalmikroskop. A: Für Spectrum TPH. B: Für SDR.
  • Abb. 3: Beurteilung der Kavitäten unter dem Konfokalmikroskop mit Weißlicht.
  • Abb. 4: Darstellung der Kompositfüllung im Konfokalmikroskop. A: Für Spectrum TPH. B: Für SDR.

Nach Polieren der Oberfläche wurden die Kavitäten mittels eines Konfokalmikroskops unter Weißlicht visuell beurteilt (PL_Sensofar-Tech, Nikon, Tokyo, Japan) (Abb. 3). Untersucht wurden insgesamt 20 Kavitäten pro Material auf die durchschnittliche Länge und Breite etwaiger Materialrisse und -spalten an den Grenzschichten. In Abb. 4 sind Konfokalmikroskop-Bilder dargestellt, die zwei Situationen in derselben Kavität illustrieren. Die Ergebnisse zeigen, wie durch SDR die Risse im Bereich der Grenzschichten im Vergleich zum Mikrohybridkomposit reduziert wurden (Abb. 1). SDR weist eine Polymerisationsspannung von ca. 1,4 MPa auf, während ein Hybridkomposit wie Spectrum TPH ca. 3,1 MPa aufweist (Datenquelle: Dentsply). Dadurch kann das Adhäsiv besser den Kräften widerstehen, die während der Polymerisation auftreten. Als Folge treten weniger Spalten im Randschluss auf.

Fazit

SDR erweist sich als ein Material, das als Dentinersatzmaterial indiziert ist. Es verfügt über chemische Eigenschaften, die eine geringere Polymerisationsspannung bewirken. Das bedeutet weniger Stress in der Grenzschicht und kleinere Spalten als bei einem konventionellen Komposit. 


Weitere Informationen

Originalbeitrag in DENTSPLY Noticias 01-2010.

Die Korrespondenz mit dem Autor solle in englischer Sprache erfolgen.

Näheres zum Autor des Fachbeitrages: Dr. Juan Ignacio Rosales Leal

Bilder soweit nicht anders deklariert: Dr. Juan Ignacio Rosales Leal


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