Zinndotierte Zahnhartgewebe in der Adhäsivtechnologie – eine neue Strategie?

Die letzte Mundgesundheitsstudie zeigt, dass die Prävalenz von Karies nicht nur bei Kindern, sondern erstmals auch bei den 35- bis 45-jährigen Erwachsenen zurückgeht. Mit diesen Erfolgen der Kariesprävention wird sich auch die Versorgungspraxis ändern. Bereits jetzt zeigen die Kennzahlen der Kassenzahnärztlichen Bundesvereinigung einen deutlichen Rückgang der abgerechneten Füllungen und sinkende Zahlen für Zahnersatz. Gleichzeitig können mehr Zähne bis ins höhere Alter erhalten werden. Diese Entwicklung bedeutet, dass neben Karies auch andere Formen des Zahnhartsubstanzverlusts in den Fokus rücken. Dazu gehören die säureinduzierten Zahnhartsubstanzerkrankungen (Erosionen), aber auch die vorwiegend physikalisch bedingten Defekte wie der keilförmige Defekt oder Abrasionen. Diese Zahnhartsubstanzverluste sind irreversibel und kumulieren über die Lebenszeit, daher kommt deren Prävention in jungem Alter eine besondere Rolle zu.

Über die Dynamik von nicht kariesbedingten Zahnhartsubstanzverlusten ist wenig bekannt. Der Schmelz ist aufgrund seiner Härte relativ resistent gegenüber physikalischen Einwirkungen, deswegen dürften Zahnhartsubstanzverluste zunächst durch chemische Prozesse initiiert werden. Sobald Dentin exponiert ist, können die Defekte durch physikalische Einwirkungen verstärkt werden. Defekte, die sich bereits im jugendlichen Gebiss mit exponiertem Dentin darstellen (Abb. 1), sind daher prognostisch besonders ungünstig. Der Erhaltung des Schmelzmantels und damit der Erosionsprävention kommt deshalb eine bislang unterschätzte Rolle zur Primärprävention von nicht kariesbedingten Zahnhartsubstanzverlusten zu. In höherem Alter stellen sich solche Defekte als Resultat multipler chemischer und physikalischer Einwirkungen über die Lebenszeit dar (Abb. 2) und bedeuten oftmals eine rehabilitative Herausforderung.

Ganß/Schlüter

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Prävention von Erosionen

Säurebedingte Zahnhartsubstanzverluste (Erosionen) entstehen durch die chronische Einwirkung von endogenen oder exogenen Säuren und kommen zum Stillstand, wenn es gelingt, die Säureexposition deutlich zu verringern. Daher stehen bei Prävention und Therapie kausale Maßnahmen wie Ernährungsumstellung oder die Behandlung von Refluxerkrankungen oder chronischem Erbrechen im Vordergrund [4]. Unterstützend können Fluoride hilfreich sein. Dabei hat sich gezeigt, dass zinn- und fluoridhaltige (Sn/F) Mundhygieneprodukte deutlich bessere Wirkungen zeigen als Fluoridprodukte ohne Zinn [11]. Mundspüllösungen können den Substanzverlust im Schmelz um bis zu 70% reduzieren [9] und sind bei klinisch manifesten aktiven Erosionen indiziert. Zahnpasten sind dagegen deutlich weniger effektiv und bei initialen Läsionen oder zur Primärprävention angezeigt. Neben der Darreichungsform ist auch das Zielgewebe für die Effektivität von Sn/F-Produkten wichtig. Während die Progression von Schmelzerosionen durch Sn/F-Applikationen gut zu reduzieren ist, ist die Effektivität solcher Produkte im Dentin deutlich geringer [9].

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Daraus folgt einerseits, dass Patienten mit Erosionen idealerweise Sn/F-Produkte verwenden sollten, und andererseits, dass bei Dentinerosionen zusätzliche Maßnahmen erforderlich sein können. Daher wäre zu diskutieren, ob nicht die frühzeitige Überschichtung solcher Bereiche mit Adhäsiven oder Kompositen eine sinnvolle Präventivmaßnahme wäre. Schließlich stellt sich die Frage, wann erosive Läsionen restaurativ versorgt werden sollten.

Im Allgemeinen werden heute minimalinvasive Versorgungen mit Kompositen empfohlen [13,19]. Selbst ausgeprägte Defekte können so funktionell und ästhetisch sehr gut rehabilitiert werden, ohne dass weitere gesunde Zahnhartsubstanz geopfert werden muss. Die klinische Erfahrung zeigt jedoch, dass zahnfarbene Restaurationen bei Patienten mit Erosionen oftmals weniger langlebig sind und bereits nach kurzer Zeit verloren gehen oder Randimperfektionen aufweisen (Abb. 3a und 3c). Daher wäre ein Verbundsystem wünschenswert, das auf die spezielle Histologie erosiver Läsionen abgestimmt ist.

Interaktion von Zinn und Fluorid mit Schmelz und Dentin

Wenn Fluoridpräparate auf gesunden Schmelz appliziert werden, können sogenannte Calciumfluorid (CaF2)-ähnliche Präzipitate entstehen. Solche Präzipitate entstehen jedoch in der Regel nur bei hoher Fluoridkonzentration, niedrigem pH-Wert und möglichst langer Einwirkzeit [21]. Daher sind solche Niederschläge vor allem bei Zahnpasten mit neutralem pH-Wert bei klinisch relevanten Einwirkzeiten nicht zu erwarten [17]. Der Einbau von Fluorid in das Kristallitgefüge (sog. fest gebundenes Fluorid) findet im gesunden Schmelz nur bedingt statt, sondern entsteht im Wesentlichen erst im Rahmen von De- und Remineralisationsprozessen. In Anwesenheit von Zinnionen kommen weitere Reaktionsmechanismen dazu. Zweiwertige Zinnionen sind chemisch reaktiv und nur bei niedrigem pH-Wert frei verfügbar. Daher sind alle Sn/F-Produkte leicht sauer. Sowohl Schmelz als auch Dentin können durch die häusliche Anwendung von zinnhaltigen Mundspüllösungen oder Zahnpasten, aber auch durch gezielte Applikation von Sn/F-Lösungen in der Zahnarztpraxis mit Zinn dotiert werden. Auf gesundem Schmelz kommt es bei höheren Wirkstoffkonzentrationen zu einem Niederschlag von Sn-haltigen Salzen [22], deren genaue Zusammensetzung bislang noch nicht geklärt ist; es werden Zinn-Phosphat und Kalzium-Zinn-Phosphat-Niederschläge vermutet, in die zudem zumeist Fluorid eingelagert wird (Abb. 4a und 4b). Ähnlich wie bei Fluorid wird Zinn erst unter De- und Remineralisationsbedingungen in die Zahnhartsubstanz eingebaut. Dabei kommt es bis zu einer Tiefe von bis zu 20 ?m zu Strukturauflockerungen der Kristallite; in diesem Bereich kann Zinn nachgewiesen werden [22]. Solchermaßen veränderte Schmelzoberflächen sind deutlich resistenter gegenüber Säureeinwirkungen (Abb. 5).

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Auf nicht erodiertem Dentin findet sich, ähnlich wie bei nicht erodiertem Schmelz, ein zinnreicher Niederschlag auf der Oberfläche, die Zinnkonzentrationen sind jedoch deutlich niedriger als auf Schmelz. Unter rezidivierenden Säureeinwirkungen kommt es zunächst zur Demineralisation der organischen Anteile des Dentins. Diese demineralisierte organische Matrix wird durch Säuren, wie sie in der Mundhöhle vorkommen können, nicht degradiert, sondern verbleibt auf der Oberfläche und kann je nach Art und Dauer der Säureeinwirkung erhebliche Dicke annehmen. In vivo wird die Matrix sekundär von oralen proteolytischen Enzymen abgebaut, sodass erosive Dentinläsionen klinisch eine mehr oder weniger gut mineralisierte Oberfläche aufweisen. Zinn kann in dieser demineralisierten Kollagenstruktur retiniert werden. Da es jedoch offenbar eine hohe Affinität zu mineralisiertem Gewebe hat, finden sich die höchsten Zinnkonzentrationen im Bereich des mineralisierten Gewebes unterhalb dieser entmineralisierten Zone. Wenn die Matrix kontinuierlich entfernt wird, findet sich Zinn auf der Dentinoberfläche und wird außerdem bis zu 10 ?m tief im Dentin nachweisbar [7]. Diese histologischen Befunde müssen bei laborexperimentellen und klinischen Studien zur Adhäsivtechnologie berücksichtigt werden.

Interaktion von zinndotierten Zahnhartgeweben und Adhäsiven

Dentinadhäsive sind in ihrer Wirkungsweise auf die histologische Struktur von präpariertem Dentin abgestimmt. Das bedeutet, dass die sauren Komponenten des Adhäsivsystems so zusammengesetzt sind, dass der nach der Präparation mit rotierenden Instrumenten entstehende Smear-Layer modifiziert oder aufgelöst wird und die hydrophilen Komponenten in das so konditionierte Dentin penetrieren können. Erodiertes Dentin hat jedoch, wie oben beschrieben, eine andere histologische Struktur und es ist unklar, wie sich der adhäsive Verbund an solchermaßen verändertem Dentin gestaltet. In-vitro-Experimente zeigen unterschiedliche Ergebnisse [1,5,25,28], zumeist jedoch geringere Haftwerte als an präpariertem, nicht erodiertem Dentin. Daher wird empfohlen, die erodierte Dentinoberfläche mit rotierenden Instrumenten vorzubehandeln [5,28].

Wenn erosive Defekte mit Adhäsivtechnologien restauriert werden sollen, werden die Zahnhartgewebe von Patienten, die zinnhaltige Fluoridprodukte verwendet haben, auch erhöhte Zinnkonzentrationen aufweisen. Daher stellt sich die Frage, ob durch die Vorbehandlung mit Zinn der Verbund zu zahnfarbenen Materialien möglicherweise beeinflusst werden könnte. In der Tat hat ein Erosionsversuch gezeigt, dass die Haftkraft eines selbstätzenden MDP (10-Methacryloyloxydecyldihydrogenphosphat)-haltigen Adhäsivsystems deutlich verbessert werden konnte [6]. In diesem Experiment wurden Dentinproben zyklisch de- und remineralisiert und intermittierend mit einer Sn/F-Mundspüllösung behandelt. Während dieser Zeit wurde die organische Matrix einer Gruppe enzymatisch degradiert, in der anderen jedoch belassen. Als Kontrollgruppe dienten Proben ohne Erosion. Anschließend wurden die Proben nach Herstellerangeben mit CLEARFIL SE (Kuraray) behandelt und mit Komposit in einer Schichtdicke von 2 mm gefüllt. Danach wurde die Haftung von Komposit und Dentin untersucht.

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Die Proben, welche erodiert, jedoch nicht mit Sn/F-Lösung behandelt worden waren, zeigten erwartungsgemäß deutlich niedrigere Haftwerte als die Kontrollproben, unabhängig davon, ob die organische Matrix entfernt worden war oder nicht. Ein völlig unerwartetes Ergebnis war dagegen, dass die Haftkraft in den mit Sn/Fbehandelten Proben sogar deutlich höhere Haftwerte zeigte als die Kontrollproben (Abb. 6). Dieser interessante Befund führte zu der Frage, ob nicht die gezielte Vorbehandlung von erodierten Zahnhartsubstanzen mit Zinn zu einer Verbesserung der Haftkraft führen könnte. Tatsächlich konnte gezeigt werden, dass die Haftwerte von CLEARFIL SE durch die Vorbehandlung des Dentins mit einer 35%igen SnCl2-Lösung im Vergleich zur Behandlung nach Herstellerangaben signifikant erhöht werden konnten [20]. Der positive Effekt der Vorbehandlung mit Sn-haltigen Lösungen scheint jedoch nur bei bestimmten Adhäsivsystem-Typen einzutreten. Während für CLEARFIL SE bessere Haftwerte beobachtet wurden, war der Verbund bei dem Adhäsiv OptiBond FL (Kerr) dagegen signifikant schlechter [19]. In einem weiteren vergleichbaren Experiment, in dem eine 30%ige SnF2- bzw. eine 70%ige SnCl2- Lösung verwendet wurde, konnte für OptiBond FL ebenfalls eine Verringerung der Haftwerte gezeigt werden [26].

Wie oben diskutiert, sollte speziell bei jüngeren Patienten erwogen werden, erosive Läsionen mit exponiertem Dentin mit Kompositen oder Adhäsiven zu überschichten. Voraussetzung für den Erfolg dieser Maßnahme ist natürlich eine hinreichend lange Retention des Beschichtungsmaterials unter den vielfältigen chemischen und physikalischen Einwirkungen der Mundhöhle. Speziell unter physischen Einwirkungen scheint die Lebensdauer solcher Beschichtungen jedoch begrenzt zu sein [27]. Dies konnte auch in 2 klinischen Studien gezeigt werden. Die Schutzwirkung durch Überschichtungen mit einem kompositbasierten Desensibilisierungsmittel (Seal&Protect; Dentsply Sirona) war bereits nach 6 Monaten [2], durch solche mit einem Dentinadhäsiv und einem Versieglermaterial (AdheSE und Helioseal Clear Chroma; Ivoclar Vivadent) nach 9 Monaten [3] nicht mehr nachweisbar. Allerdings scheint es Unterschiede zwischen verschiedenen Materialien zu geben, wobei sich MDP-haltige Produkte auch in diesem Zusammenhang als besonders haltbar darstellen. So konnte gezeigt werden, dass das MDP-haltige CLEARFIL SE unter Erosion und Bürstabrasion bessere Ergebnisse erzielen kann als die beiden Desensibilisierungsmittel Seal&Protect und Admira Protect (VOCO) [24].

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Erfolgsraten von unter einem Jahr sind jedoch für eine praxisbasierte Therapie sicherlich nicht ausreichend. Daher stellt sich auch hier die Frage, ob nicht die Vorbehandlung mit Sn-haltigen Lösungen Verbesserungen erzielen kann. Dazu sind Sn/F-Lösungen mit unterschiedlichen Zinnkonzentrationen (1.600 ppm Sn und 800 ppm Sn jeweils aus SnCl2) und unterschiedlichen pH-Werten (pH 1,5, pH 3 und pH 4,5) untersucht worden [8]. Die Lösungen wurden für 15 Sek. mit einem Applikator auf die Probenoberfläche gebracht und für weitere 15 Sek. mit Wasserspray abgespült. Anschließend wurde CLEARFIL SE nach Herstellerangaben aufgetragen. Die Proben wurden dann Zyklen von Erosion, Abrasion und Temperaturwechseln zwischen 5 und 55 °C ausgesetzt, um die intraoralen Gegebenheiten zu simulieren. Ein Zyklus bestand dabei aus 2 Min. Erosion mit 0,5% Zitronensäure, die entweder eine Temperatur von 5 oder 55 °C hatte, und Bürsten mit einer Fluoridzahnpaste (1.450 ppm F aus NaF) in einer Bürstmaschine für 15 Sek. und einem Auflagegewicht von 200 g. Die Beschichtungen erwiesen sich bis zu über 1.000 Zyklen als stabil, was in etwa einer Dauer von 500 Tagen entspricht. Durch die Verlängerung der Bürstabrasion auf 30 Min. je Zyklus konnten jedoch deutliche Unterschiede zwischen den Gruppen provoziert werden. In den Gruppen mit höher konzentrierten Lösungen oder Lösungen mit niedrigerem pH-Wert konnten nach 60 dieser modifizierten Zyklen (etwa 3.600 Tagen entsprechend) Substanzverluste im Dentin gemessen werden. Nach einer Vorbehandlung mit Lösungen, die mit einer Konzentration von 800 ppm Sn2+ und einem pH-Wert von 4,5 käuflich erwerbbaren Mundhygieneprodukten mit der Indikation Erosionsprotektion entsprachen, blieben nahezu alle Beschichtungen bis auf geringen Verschleiß vollständig erhalten (Abb. 7).

Neben der Haftung von kompositbasierten Materialien an Dentin ist die Haftung an Schmelz wichtig. Die Applikation von Fluoriden vor dem Anätzen scheint wenig Einfluss auf die Haftkraft zu haben. Das ist insofern plausibel, als die zur Säure-Ätztechnik üblichen Säurekonzentrationen hoch sind und die Anwendungszeit lang genug ist, um auch fluoridierten Schmelz hinreichend zu demineralisieren. Ob die Applikation von Fluoriden nach dem Ätzen und vor dem Auftragen von Adhäsiven oder Versieglern die Haftung beeinflussen kann, ist dagegen unklar. Eine ältere Studie hat gezeigt, dass saures Phosphat-Fluorid die Haftung eines Versieglers möglicherweise verringern [15], die Vorbehandlung mit SnF2 dagegen verbessern kann [14]. Eine weitere Studie hat gezeigt, dass die Applikation von SnF2 nach dem Anätzen und vor dem Kleben von Brackets deren Haftkraft zwar nicht erhöhte, jedoch zu mehr kohäsiven Brüchen im Komposit führte [10].

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Bislang ist nur der Einfluss von Fluoriden in Verbindung mit der Phosphorsäure-Ätztechnik untersucht worden. Eine klinisch relevante Frage ist jedoch, ob Zinn die Haftung von selbstätzenden Adhäsiven beeinflussen kann. In diesem Zusammenhang konnte gezeigt werden, dass Zinn die Haftwerte von CLEARFIL SE tatsächlich unter bestimmten Bedingungen verbessert. Ähnlich wie in der oben beschriebenen Studie [20], in der der Einfluss von Zinn auf die Haftkraft am Dentin untersucht wurde, wurde Schmelz entweder nach Herstellerangaben mit 35%iger Phosphorsäure (bei OptiBond FL) bzw. nicht (bei CLEARFIL SE) angeätzt oder jeweils mit 35%iger SnCl2 (pH 1,5) Lösung behandelt (alle Anwendungen für 30 Sek.). Nach Abspülen wurden die Proben mit einem Komposit beschichtet und die Haftwerte vor und nach künstlicher Alterung durch Thermocycling bestimmt [23]. Elementanalysen der Schmelzoberfläche konnten nach der Behandlung mit SnCl2 eine deutliche Anreicherung von Zinn, jedoch kein retentives Ätzmuster nachweisen. Für OptiBond FL zeigten sich nach SnCl2-Vorbehandlung deutlich niedrigere Haftwerte, die Haftwerte von CLEARFIL SE wurden dagegen deutlich erhöht (Abb. 8). Die niedrigeren Haftwerte von OptiBond FL lassen sich durch das fehlende Ätzmuster erklären. Es könnte aber auch sein, dass die direkte Interaktion zwischen Zinn und OptiBond FL zu den reduzierten Haftkraftwerten führte. Die Ergebnisse von CLEARFIL SE, das trotz fehlender retentiver Oberfläche verbesserte Haftwerte zeigte, waren hingegen überraschend.

Warum CLEARFIL SE diese besonderen Eigenschaften zu haben scheint, lässt sich mit dem für die Haftung relevanten Molekül erklären. CLEARFIL SE ist ein etabliertes 2-Schritt selbstätzendes Dentinadhäsiv, das MDP enthält. Dieses Molekül gehört zur Gruppe der sauren Phosphatmonomere und sein Wirkungsmechanismus ist gut untersucht. Es kann an Hydroxylapatit adsorbieren und durch seine sauren Eigenschaften leicht entmineralisierend wirken. Dadurch können elektrostatische Interaktionen der Phosphatgruppe von MDP mit Kalziumionen des Hydroxylapatits entstehen; weiterhin kann das Molekül kovalente Bindungen mit Phosphationen des Hydroxylapatits ausbilden. Durch diese Affinität zu Mineral scheint MDP besonders gut für den Verbund zu hypermineralisierten Geweben geeignet zu sein [16]. Dementsprechend zeigen sich gute Langzeitergebnisse für CLEARFIL SE bei zervikalen nicht kariesbedingten Läsionen [18]. Das Zinnion hat einen ähnlichen Ionenradius wie Kalzium und ist möglicherweise besonders gut für den Verbund mit MDP geeignet. Diese Vermutung wird auch dadurch unterstützt, dass MDP offenbar auch gut an metallischem Zinn oder zinnhaltigen Legierungen haften kann [12]. Auch klinisch zeigen sich für Versorgungen, die mit CLEARFIL SE verankert worden sind, gute Ergebnisse und erste Erfahrungen deuten auf eine bessere Langlebigkeit und geringere Randimperfektionen hin (Abb. 3b und 3d). Klinische Studien dazu fehlen aber derzeit noch.

Schlussfolgerung

Die Adhäsivtechnologie im Zusammenhang mit nicht kariesbedingten Zahnhartsubstanzverlusten, sei es im Rahmen von präventiven Überschichtungen oder bei der Restauration von ausgeprägten Defekten, wird in Zukunft eine deutlich größere Rolle spielen. Bislang ist wenig über die Frage bekannt, welches Adhäsivsystem dazu am besten geeignet ist und ob bestimmte Vorbehandlungen den klinischen Erfolg verbessern können.

Da zinnhaltige Mundspüllösungen und Zahnpasten gegenwärtig Mittel der Wahl bei Prävention und nichtinvasiver Therapie von Erosionen sind, ist die Interaktion von zinndotierten Geweben und Adhäsivsystemen zu berücksichtigen. Experimente haben gezeigt, dass die Vorbehandlung von Dentin und Schmelz mit Sn/F den Verbund von einem MDP-haltigen selbstätzenden Adhäsiv (Clearfil SE) sowohl bei Schmelz als auch bei Dentin deutlich verbessern kann. Dies könnte eine vielversprechende neue Strategie zu Verbesserung der Versorgung von Patienten mit Erosionen darstellen.

Näheres zu den Autoren des Fachbeitrages: Prof. Dr. Carolina Ganß

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