Prothetik


Materialeigenschaften temporärer K&B-Werkstoffe: Was ist wichtig für die tägliche Praxis? – Teil 1

Abb. 1: Strukturformeln unterschiedlicher Methacrylate, die in dentalen Polymerwerkstoffen eingesetzt werden.
Abb. 1: Strukturformeln unterschiedlicher Methacrylate, die in dentalen Polymerwerkstoffen eingesetzt werden.

Die Vielfalt der im Markt angebotenen Produkte zur Herstellung temporärer Kronen und Brücken ist groß. Die Unterschiede zwischen den Produkten bezüglich verarbeitungstechnischer und werkstoffkundlicher Parameter sind teilweise erheblich – wenngleich häufig nicht offensichtlich – und somit für den Praktiker nur schwer einschätzbar. Der nachfolgende Beitrag soll daher einen kleinen Überblick über wichtige klinisch relevante Eigenschaften temporärer K&B-Werkstoffe geben.

Wesentliches Ziel der temporären Versorgung präparierter Zähne ist der Schutz der Zahnhartsubstanz und des parodontalen Gewebes sowie der angrenzenden Gingiva während der Herstellung der indirekten Restauration im Labor. Darüber hinaus soll die Funktion des Zahnes während der temporären Versorgungsphase sichergestellt (Kaufunktion, Phonetik) und das ästhetische Erscheinungsbild zufriedenstellend restauriert werden13,32,47.
Der Statistik der KZV ist zu entnehmen, dass jährlich über 14 Millionen Mal die Positionen zur temporären Versorgung präparierter Zähne abgerechnet werden27,28. Für die Industrie repräsentiert die temporäre Versorgung ein nicht zu unterschätzendes Marktpotenzial. Die Produkte, die für diese Indikation im deutschen Dentalmarkt vertrieben werden, machten per anno im Mittel über die letzten fünf Jahre ein gesamtes Umsatzvolumen von über 20 Millionen Euro aus36. Darin eingeschlossen sind Materialien zur Herstellung temporärer Kronen und Brücken sowie zur temporären Befestigung.

Historischer Rückblick

Pulver-Flüssigkeits-Systeme

Aktuell werden fast ausschließlich temporäre Kronen- und Brückenwerkstoffe auf der Basis von Methacrylaten eingesetzt. Sie leiten sich im weitesten Sinne vom Methyl-Methacrylat (MMA) bzw. Polymethylmethacrylat (PMMA) ab, welches 1928 von Otto Röhm in Darmstadt synthetisiert wurde (Abb. 1, oben links). Mit der Entwicklung des Pulver-Flüssigkeits-Verfahrens durch Gottfried Roth im Jahr 1936 bei der Firma Kulzer im Taunus wurde MMA/PMMA erstmals für die Herstellung von Totalprothesen und Teilprothesen nutzbar gemacht17,22. Basierend auf der MMA/PMMA-Chemie wurden in den folgenden Jahren höhermolekulare Methacrylate (z. B. Iso-Butylmethacrylat) entwickelt (Abb. 1, oben rechts), die im Vergleich zu MMA günstigere Polymerisationseigenschaften aufweisen. Wie die klassischen MMA/PMMA-Systeme handelt es sich bei deren Nachfolgern für die temporäre Versorgung ebenfalls um Pulver-Flüssigkeits-Systeme, die von Hand angemischt werden müssen. Die Dosierung erfolgt häufig nach dem „Pfeffer-und-Salzstreuer-Prinzip“, nach Gusto des behandelnden Zahnarztes. Diese Systeme haben den Nachteil, dass es beim Mischvorgang zum Einschluss kleiner Luftbläschen kommen kann, was einerseits die mechanischen Eigenschaften und andererseits die Oberflächentextur der Interimsversorgung beeinträchtigt. Der Vorgang der Dosierung von Monomer mit dem vorpolymerisierten Pulver ist zudem mit einem unangenehmen Geruch verbunden.
Gleichwohl ist der Anteil der Zahnärzte, die Pulver-Flüssigkeits-Systeme einsetzen, mit über 20 % noch immer recht hoch46. Gründe mögen einerseits in einem günstigen Preis liegen, andererseits aber auch in bestimmten werkstoffkundlichen Eigenschaften, z. B. der problemlosen Reparaturmöglichkeit. So lässt sich bei der Notwendigkeit einer Korrektur nach Anrauen der Oberfläche und Benetzung mit Monomer ein hervorragender Verbund schaffen, auch wenn die Restauration bereits länger getragen wurde. Man darf jedoch nicht außer Acht lassen, dass die Festigkeit der klassischen Pulver-Flüssigkeits-Systeme gegenüber den später entwickelten kompositbasierten Systemen deutlich geringer ist.

Kompositbasierte Werkstoffe

Moderne temporäre K&B-Werkstoffe basieren auf der Komposittechnologie, die Ende der 50er/Anfang der 60er Jahre als Füllungswerkstoff Einzug in die Zahnheilkunde gehalten hat. Basierend auf den Patenten von R.L. Bowen in den Jahren 1962 (US Patent No. 3.066.112) bzw. 1965 (US Patent No. 3.194.783) wurden „Verbundwerkstoffe“ entwickelt, die ein geeignetes di-funktionelles Monomer (Bis-GMA=Bisphenol-A-glycidyl-dimethacrylat) über einen Monolayer aus Silan sicher mit anorganischen Füllstoffen auf der Basis von Glas, Quarz oder Keramik verbanden9,10. Bis heute ist Bis-GMA das wohl am häufigsten eingesetzte Monomer in dentalen Kompositwerkstoffen (Abb. 1, unten)37.
Die kontinuierliche Weiterentwicklung der Komposit-Füllungswerkstoffe führte Anfang der 90er Jahre zur Einführung der Feinstpartikel-Hybridkomposite37, die auch heute noch einen erheblichen Marktanteil haben. Diese Technologie hat man sich bei der Weiterentwicklung der temporären K&B-Werkstoffe zunutze gemacht. Bei modernen K&B-Werkstoffen handelt es sich folglich ebenfalls um Komposite, basierend auf höhermolekularen, mehrfunktionellen Methacrylaten, in die anorganische Füllstoffe eingebettet sind. Im Vergleich zu den Füllungskompositen ist jedoch der Füllstoffanteil deutlich geringer und liegt bei ca. 30–50 Gew.-%. Der limitierte Füllstoffanteil ist darin begründet, dass mit zunehmendem Füllstoffanteil die Viskosität der Kompositpaste stark ansteigt und in der Folge eine automatische Mischung über statische Mischdüsen nicht mehr möglich wäre. Gleichwohl hat der Füllstoff auch in den temporären K&B-Werkstoffen die Funktion, die mechanische Belastbarkeit und Abrasionsfestigkeit der fertigen Rekonstruktion zu erhöhen und die unvermeidbare Polymerisationskontraktion zu verringern2.
Die kompositbasierten Systeme werden in Kartuschen angeboten, deren Komponenten über eine statische Mischdüse im korrekten Verhältnis gemischt werden. Die Systeme werden entweder in Form üblicher „Gun-Dispenser“ oder grazilerer „Handdispenser“ angeboten. Die Mischungsverhältnisse schwanken, je nach Produkt, zwischen 1 : 10 und 1 : 1. Die Aushärtung erfolgt bei den meisten Produkten über eine chemische Reaktion, die unmittelbar nach Mischbeginn startet, oder aber durch eine Dualhärtung, bei der die fertige Krone zusätzlich mit einem Hand- oder Laborlichtgerät ausgehärtet wird. Ein großer Vorteil der kompositbasierten Systeme liegt vor allem in der Handhabung, die für konstante Mischungsverhältnisse und damit optimale Materialqualität sorgt. Auch im Hinblick auf die mechanischen Eigenschaften sind die modernen Kompositsysteme den klassischen Pulver-Flüssigkeits-Systemen überlegen1,2,4,5.

Klinische Anforderungen an temporäre K&B-Werkstoffe

Die klinischen Anforderungen, die an temporäre K&B-Werkstoffe gestellt werden müssen, sind mannigfaltig. Wie Tabelle 1 zeigt, umfassen die Anforderungen sowohl Eigenschaften des polymerisierten Werkstoffes (physikalisch-chemische, klinische und biologische Eigenschaften) als auch dessen Verarbeitung bzw. klinische Handhabung. Der Stellenwert letzterer Punkte ist nicht zu unterschätzen, da die Verarbeitung maßgeblichen Einfluss auf die Qualität der fertigen temporären Krone oder Brücke nimmt, z. B. durch die Vermeidung von Porositäten bei automatischen Mischsystemen. Darüber hinaus umfasst der Anforderungskatalog auch wesentliche Aspekte, die die Akzeptanz des Patienten im Rahmen temporärer Versorgungen betreffen, wie Farbgebung und Tragekomfort.

  • Tab. 1: Anforderungen an temporäre K&B-Werkstoffe (2).

  • Tab. 1: Anforderungen an temporäre K&B-Werkstoffe (2).

Die Anforderungen ergeben sich aus dem Faktum, dass sich die klinischen Anforderungen an eine temporäre Restauration kaum von denen an eine definitive Restauration unterscheiden, insbesondere was die Randdichtigkeit/Randpassung, die anatomische Form und die Funktion betrifft. Ein Werkstoff, der alle Anforderungen gleichermaßen optimal erfüllt, existiert jedoch nicht. Folglich müssen in der täglichen Praxis stets Kompromisse eingegangen werden. Die Herstellung temporärer Restaurationen erfolgt üblicherweise direkt am Patienten nach der Präparation mithilfe einer sogenannten Versorgungsabformung, die vor der Präparation der Zähne mit einem lagerstabilen Abformmaterial (A-Silikon, C-Silikon) genommen wurde. Dieses Vorgehen stellt das effizienteste Verfahren größter Universalität dar1.

Verarbeitungs- und Materialeigenschaften

Inwieweit die vorgenannten klinischen Anforderungen an temporäre K&B-Werkstoffe tatsächlich erfüllt werden, hängt von der individuellen Zusammensetzung des eingesetzten Produktes ab. Im Fokus der nachfolgend beschriebenen Eigenschaften stehen die mechanische Festigkeit, die Reparaturfähigkeit sowie die biologische Verträglichkeit.

Mechanische Festigkeit

Temporäre Kronen und Brücken müssen eine ausreichende mechanische Festigkeit besitzen, um ihre Funktionen über die gesamte Tragedauer unter den z. T. erheblichen Kaubelastungen zu erfüllen25. Dies ist insbesondere bei großen Brückenspannen von hoher klinischer Relevanz47,49. Dieser Aspekt ist umso wichtiger, wenn man bedenkt, dass temporäre Restaurationen im Rahmen langwieriger komplexer Behandlungen häufig mehrere Monate in situ verbleiben11,12,47. Vor Anfertigung von kostspieligem und aufwendigem Zahnersatz kann es notwendig sein, das Mundhygieneverhalten des Patienten zu überprüfen32 oder die Erhaltungswürdigkeit bzw. Erhaltungsfähigkeit eines Zahnes nach erfolgter Vorbehandlung abzuschätzen47. All diese Punkte werden unter der Überschrift „exspektative Diagnostik“ subsumiert. Eine exspektative Diagnostik ist vor allem dann erforderlich, wenn ein Zahn tief kariös zerstört und eine prospektive Aussage über seine Vitalität nicht möglich ist (z. B. nach einer direkten Überkappung)43.
Eine hohe mechanische Festigkeit ist darüber hinaus bedeutsam, um Formveränderungen bzw. Frakturen der temporären Versorgung bei wiederholter Entfernung vom Zahnstumpf vorzubeugen12,18.

  • Abb. 2: Biegefestigkeiten (BF) von temporären K&B-Werkstoffen zu unterschiedlichen Zeiten nach Mischbeginn (Mittelwerte, n = 10) (2,3,5.)

  • Abb. 2: Biegefestigkeiten (BF) von temporären K&B-Werkstoffen zu unterschiedlichen Zeiten nach Mischbeginn (Mittelwerte, n = 10) (2,3,5.)
Letztendlich ist die Stabilität der Interimsversorgung auch aus ökonomischen und psychosozialen Gesichtspunkten von Bedeutung: Häufig hat ein Patient Angst, die temporäre Versorgung könnte zerbrechen. Dies hindert ihn möglicherweise daran, ein normales gesellschaftliches Leben zu führen35. Je stabiler die temporäre Restauration ist, desto seltener sucht der Patient die Praxis zu ihrer Erneuerung auf. Dies sichert einen für beide Seiten planbaren Behandlungsablauf und stärkt das Vertrauensverhältnis zwischen Patient und Zahnarzt13.
Die Haltbarkeit temporärer Restaurationen ist maßgeblich an die dauerhafte mechanische Festigkeit temporärer K&B-Werkstoffe geknüpft. Üblicherweise wird diese in einem 3-Punkt-Biegeversuch bestimmt. Dabei sind zwei Aspekte zu berücksichtigen: Zum einen soll die temporäre Restauration unmittelbar nach Herstellung voll belastbar sein, zum anderen soll sich die Festigkeit unter den in der Mundhöhle obwaltenden Bedingungen nicht verändern. Im Rahmen unterschiedlicher Studien konnte gezeigt werden, dass insbesondere die mechanische Festigkeit temporärer K&B-Werkstoffe unmittelbar nach Herstellung deutlich geringer ist als zu erwarten (Abb. 2)2,3,4,5. Erst nach ca. 4–8 Stunden ist die Endfestigkeit weitgehend erreicht, wobei deutliche Unterschiede zwischen den verschiedenen Produkten existieren2.

Bilder soweit nicht anders deklariert: Prof. Dr. Markus Balkenhol , Prof. Dr. Matthias Hannig , PD Dr. Stefan Rupf



Nachhaltige Zahnmedizin – so geht's
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