Regionale Dentinhaftung von Kompositrestaurationen mit ... · Dreischichtung (Prädentin, zirkumpulpales Dentin und Manteldentin). Im Bereich der Zahnkrone wird es vom Schmelz, im

Regionale Dentinhaftung von

Kompositrestaurationen mit unterschiedlichen

Polymerisationskonzepten

der Medizinischen Fakultät

der

Friedrich-Alexander-Universität

Erlangen-Nürnberg

zur

Erlangung des Doktorgrades Dr. med. dent.

vorgelegt von

Carmen Piltz

aus Gütersloh

Als Disseration genehmigt

von der Medizinischen Fakultät der

Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg

Tag der mündlichen Prüfung: 21.11.2013

Vorsitzender des Promtionsorgans: Prof. Dr. Dr. h.c. J. Schüttler

Gutachter: Prof. Dr. R. Frankenberger

Prof. Dr. A. Petschelt

Gewidmet meiner Familie

Inhaltsverzeichnis:

1. Zusammenfassung / Summary 6

1.1 Zusammenfassung 6

1.1.1 Hintergrund und Ziele 6

1.1.2 Material und Methode 6

1.1.3 Ergebnisse 6

1.1.4 Schlussfolgerungen 7

1.2 Summary 8

1.2.1 Objective 8

1.2.2 Material and methods 8

1.2.3 Results 8

1.2.4 Conclusion 8

2. Einleitung 10

3. Literaturübersicht 12

3.1 Adhäsivtechnik 12

3.1.1 Adhäsion 12

3.1.2 Aufbau und Strukturmerkmale des Dentins 12

3.1.3 Schmierschicht 13

3.1.4 Dentinhaftung 14

3.1.5 Bestandteile der Adhäsivsysteme 17

3.1.6 Einteilung der Adhäsivsysteme 18

3.1.6.1 Adhäsivsysteme mit selektiver Schmelzätzung 18

3.1.6.2 Etch-and-rinse-Adhäsive 19

3.1.6.3 Self-Etch-Adhäsive 21

3.2 Komposite 22

3.2.1 Organische Matrix 22

3.2.2 Anorganische Füllkörper 23

3.2.3 Verbundphase 24

3.2.4 Polymerisation 25

3.2.5 Weiterentwicklung moderner Komposite 26

3.2.6 Silorane 26

4. Problemstellung 28

5. Material und Methode 29

5.1 Präparation der Testzähne 29

5.2 Verwendete Materialien 30

5.2.1 Adhäsivsysteme 30

5.2.2 Komposite 32

5.3 Gruppeneinteilung 33

5.3.1 Testgruppe 1: Filtek™ Silorane ohne H3PO4 33

5.3.2 Testgruppe 2: Xeno® V 34

5.3.3 Testgruppe 3: Filtek™ Silorane mit H3PO4 34

5.3.4 Testgruppe 4: Syntac® 35

5.3.5 Testgruppe 5: AdheSE® One F VivaPen® 35

5.3.6 Testgruppe 6: Saremco 36

5.3.7 Testgruppe 7: FL Bond II 36

5.3.8 Testgruppe 8: Syntac® mit Filtek™ Silorane 37

5.4 Thermocycling 37

5.5 Sägen der Teststäbchen 38

5.6 Bestimmung der Dentinhaftung nach dem Microtensile-Verfahren 38

5.7 Statistische Auswertung 39

6. Ergebnisse 40

6.1 Dentinhaftwerte der Testgruppen mit Methacrylat-basiertem

Komposit 40

6.2 Dentinhaftwerte der Testgruppen mit Silorane 40

6.3 Gesamtübersicht zur Messwertverteilung 41

7. Diskussion 43

7.1 Diskussion der Methode 43

7.1.1 Probenherstellung 43

7.1.2 Testverfahren 45

7.1.2.1 Funktionale Kavitätentests 45

7.1.2.2 Trennverfahren 46

7.2 Diskussion der Ergebnisse 48

8. Schlussfolgerung 52

9. Literaturverzeichnis 53

10. Abkürzungsverzeichnis 63

11. Danksagung 64

6 1. Zusammenfassung

1.1 Zusammenfassung

1.1.1 Hintergrund und Ziele

Die Polymerisationsschrumpfung Methacrylat-basierter Komposite stellt bis zum

heutigen Zeitpunkt ein bisher noch ungelöstes Problem in der modernen

Zahnheilkunde dar. Insuffiziente Dentinhaftwerte mit konsekutiven postoperativen

Hypersensitivitäten treiben die Dentalfirmen zur Perfektionierung dieses gefragten

Füllungsmaterials an. Eine neue Kunststoffklasse (Silorane) mit der Strategie

ringöffnender Monomerstrukturen während des Lichthärtens propagiert eine

Minimierung der Volumenkontraktion auf unter 1 Vol%. Die Forderungen nach einem

randdichten und langlebigen Dentin-Komposit-Haftverbund könnte mit Hilfe dieser

platzgewinnenden Strategie sowie eines präzise darauf abgestimmten Adhäsivs

deutlich verbessert werden.

Daher soll in der vorliegenden Arbeit untersucht werden, welchen Einfluss der

modifizierte Polymerisationsablauf der innovativen Komposite im Vergleich zu dem der

herkömmlichen Kunststoffe auf die regionale Dentinhaftung ausübt.

1.1.2 Material und Methode

In 128 kariesfreie, extrahierte, menschliche Molaren wurden standardisierte Klasse-II-

Kavitäten präpariert. Anschließend erfolgte eine randomisierte Aufteilung der

Testzähne in 8 Hauptgruppen mit je 16 Zähnen, wobei jede Untersuchungsgruppe mit

den entsprechenden, zu testenden Materialien restauriert wurde. Jeweils 8 Zähne einer

Gruppe wurden zur Simulation der Temperaturschwankungen im Mundmilieu

zusätzlich 5000 Zyklen einer thermischen Wechsellast ausgesetzt. Nach Fertigstellung

der Probenkörper in Form von Teststäbchen wurden diese für 24 Stunden in einem

Wärmeschrank zwischengelagert. Zur Ermittlung der Dentinhaftkraft wurden sie einem

Mikrotensilezugversuch unterworfen.

1.1.3 Ergebnisse

Das neuartige Komposit Silorane konnte in Kombination mit dem speziell dafür

konzipierten Adhäsivsystem (Silorane System Adhäsiv) durchaus überzeugen. Unter

Anwendung der Etch-and-rinse-Technik lieferte es die höchsten Haftkraftwerte der

gesamten Testreihe. Im starken Kontrast dazu erreichte der ringöffnende Kunststoff in

Verbindung mit einem herkömmlichen, praxisbewährten Adhäsiv die schlechtesten

Ergebnisse. Die Werte der traditionellen Methacrylat-basierten Komposite variierten je

7 nach verwendeter Adhäsionsstrategie und vertreten in der Gesamtübersicht das breite

Mittelfeld.

1.1.4 Schlussfolgerungen

Unter Anwendung eines geeigneten Adhäsivsystems liefern sowohl das neuartige

Komposit FiltekTM Silorane sowie auch die herkömmlichen Methacrylat-basierten

Kunststoffe zufriedenstellende Dentinhaftwerte. Die Idee der Firma 3M ESPE, eine

Klasse mit ringöffnenden Monomeren zu entwickeln und dadurch die

Polymerisationsschrumpfung zu minimieren, zeigt einen erfolgversprechenden und

zukunftsweisenden Trend in der modernen Zahnheilkunde.

8 1.2 Summary

1.2.1 Objective

The polymerization shrinkage of methacrylate-based composites is up to now an

unsolved problem of the modern dentistry. Insufficient dentin bond strengths and ,

consequently, post-operative sensitivity activates dental companies to perfect this

popluar filling material. A new type of composite (Silorane) with a ring opening

monomer structure during light curing pushes reduction of the polymerization shrinkage

to lower than 1 %. The demand for a hermetic and durable dentine-composite interface

could be improved by this space gaining strategy and by a perfectly matching

adhesive.

So this present study evaluates the influence of the modified polymerization process of

the innovative composites compared to those of formal composites on the regional

dentine-bond-strength.

1.2.2 Material and methods

128 carious-free, extracted human molars were treated with standarized class-II-

cavities. After randomization of the teeth into 8 main groups with each of them

containing 16 teeth, they were restored with the test material. To simulate the

physiological alternating temperature 8 teeth of every group were subjected to 5000

cycles of thermomechanical loading. Disks were sectioned and were stored in an

incubator for 24 hours. To evaluate the dentine-bond-strengths they were subjected to

microtensile bond strength test.

1.2.3 Results

The new composite Silorane in combination with its compatible adhesive system

(Silorane System Adhäsiv) convinced. By using etch and rinse technique it achieved

the best results among all tested composites. On the other side in combination with a

proven formal adhesive the ring opening composite brought the worst results.

According to the bonding mechanism the microtensile bond strengths of the traditional

methacrylat based composites showed various results and occupy a middle.

1.2.4 Conclusion

All in all, the new composite FiltekTM Silorane as well as the formal methacrylat based

resins contribute satisfying values, under the precondition that a suitable adhesive

system is used. The novel technology of 3M ESPE with its ring opening monomer

9 system and ,consequently, reduced polymerization shrinkage shows a promising and

forward-looking trend of the modern dentistry.

10 2. Einleitung

Der Wunsch des Patienten nach mehr Ästhetik im Rahmen von Zahnrestaurationen hat

die Weiterentwicklung und Forschung auf dem Dentalmarkt deutlich beeinflusst [26, 35,

93]. Um das menschliche Gebiss möglichst naturgetreu nachbilden zu können, wurden

neue Füllungswerkstoffe konzipiert, alte ausrangiert oder verbessert [48]. Das ist der

Grund für den revolutionären Wandel, der im Bereich der zahnärztlichen

Füllungstherapie im Laufe der letzten 20 Jahre zu beobachten ist. Während in den

vorhergehenden Jahrzehnten Amalgam den Weg der direkten Versorgungsmöglichkeit

dominierte, legte Bowen mit seiner Pionierarbeit im Jahr 1962 den Grundstein für die

Entwicklung der Komposite [60]. Heutzutage routinemäßig im Front- und

Seitenzahnbereich eingesetzt, erlangten die Kunststofffüllungen erst nach der

Perfektionierung von Materialeigenschaften und werkstoffkundlichen Parametern ihre

Praxisreife [43]. Angeboten in verschiedenen Farbnuancen sowie Transluzenzstufen,

passen sie sich dem natürlichen Zahn individuell an [23]. Mit Hilfe speziell entwickelter

Füllkörper, die das Licht ähnlich wie die echten, menschlichen Zähne streuen, werden

sie der Forderung nach höchster Ästhetik gerecht und sind für den Laien von der

natürlichen Zahnsubstanz kaum noch zu unterscheiden.

Die Entdeckung der Schmelz-Ätz-Technik durch Buonocore (1955) war ein wichtiges

Bindeglied zur Etablierung dieses neuartigen, konservierenden Füllungsmaterials, da

es hierdurch erstmals möglich wurde, Kunststofffüllungen adhäsiv am Zahn zu

befestigen [12,13]. Nach Säurekonditionierung und Vorbehandlung der Kavität mit

Adhäsiven ist es gelungen, das Komposit über den klebenden Verbund langlebig mit

dem Zahn zu verbinden. Diese neue, mikroretentive Verankerungsweise erlaubt schon

bei der Präparation von Primärläsionen äußerste Substanzschonung und ein

minimalinvasives, defektbezogenes Vorgehen und steht damit im deutlichen Kontrast

zur makromechanischen Füllungsretention gemäß Black [93]. Eingeteilt nach

Wirkmechanismus sowie Anzahl der einzelnen Arbeitsschritte, unterscheidet man

heute Adhäsivklassen mit selektiver Schmelzätzung, Etch-and-Rinse-Adhäsive und

Self-Etch-Adhäsive [18]. Verglichen mit dem Schmelz, ist es dabei durchaus

schwieriger das hydrophile Dentin in einen dauerhaft randdichten Klebeverbund mit

dem hydrophoben Kunststoff zu bringen [68]. Eine optimale Dentinhaftung muss

jedoch als Grundvoraussetzung für die erfolgreiche und wirtschaftlich günstige

Zahnversorgung gewährleistet sein [27].

Ein bisher noch ungelöster Schwachpunkt im Rahmen der Kompositfüllungstherapie

liegt vor allem in der Polymerisationsschrumpfung der Kunststoffe beim Aushärten und

der damit verbundenen, reduzierten Dentinhaftung [81]. Trotz intensiver Forschung auf

11 dem Gebiet der Komposittechnologie, ist es der Wissenschaft noch nicht gelungen, ein

fehlerfreies Material zu erstellen. Daher fordern Zahnärzte nach einem Kunststoff,

dessen Volumenverlust beim Polymerisieren gegen Null tendiert bzw. möglichst

geringfügig ist und so einer insuffizienten Retention am Dentin vorbeugt [93]. Vor

diesem Hintergrund soll in dieser Doktorarbeit der Einfluss von Kompositen mit zwei

unterschiedlichen Polymerisationskonzepten auf die Dentinhaftung untersucht werden.

12 3. Literaturübersicht

3.1 Adhäsivtechnik

3.1.1 Adhäsion

Nach Frankenberger versteht man unter Adhäsion das „Haften unterschiedlicher

Substanzen“ im engen Kontakt, wobei die aufnehmende Fläche als Adhärens und die

bedeckende Seite als Adhäsiv bezeichnet wird. Optimalerweise sollte sich das

Adhärens dabei durch eine, dem Adhäsiv gegenüber, hohe Oberflächenspannung

sowie durch eine raue Oberfläche zur besseren mikromechanischen Retention

auszeichnen. Bezogen auf den klinischen Einsatz von Kompositfüllungen stellt die

Adhäsivtechnik eine unabdingbare Vorrausetzung für deren Befestigung dar [28]. Ohne

eine klebende Verbindung mit der Zahnhartsubstanz würde sich der Kunststoff im Zuge

der Polymerisationsschrumpfung von der Kavitätenwand ablösen und damit zur

Randspaltbildung führen [27, 35, 92]. Ebenso müssen Kompositeigenschaften wie der

zur Zahnhartsubstanz unterschiedliche thermische Ausdehnungskoeffizient

kompensiert werden, um spätere Sekundärkaries zu vermeiden [26, 93].

Jegliche Formen der adhäsiven Klebeverbindungen von Kompositen am Zahn liegen

der Erfindung der Schmelz-Ätz-Technik nach Buonocore aus dem Jahre 1955

zugrunde und setzen die Kenntnis über den strukturellen Aufbau der

Zahnhartsubstanzen voraus [13].

3.1.2 Aufbau und Strukturmerkmale des Dentins

Das Dentin, auch Zahnbein (lat. substantia eburnea) genannt, bildet die Hauptmasse

des menschlichen Zahns. Es umgibt die Pulpa in einer morphologischen

Dreischichtung (Prädentin, zirkumpulpales Dentin und Manteldentin). Im Bereich der

Zahnkrone wird es vom Schmelz, im Bereich der Wurzel vom Zement bedeckt [37]. Die

chemische Zusammensetzung ergibt sich zu 45 Vol% aus anorganischem Material, zu

30 Vol% aus organischem Material und zu 25 Vol% aus Wasser und ist daher dem

Knochen verwandt [14]. Die anorganischen Hauptelemente werden durch die

Mineralien Kalzium und Phosphat repräsentiert, die sich zu Hydroxylapatiten

zusammenlagern und dem Dentin eine gewisse Härte (Vickers-Härte von 82,5 kp/mm²)

verleihen. Eingebettet sind diese Kristalle in die Organik, die zu 92% aus Kollagen, vor

allem Typ I, und zu 8% aus nicht kollagener Grundsubstanz besteht [32, 50].

Die Bildung des Dentins geht von den Odontoblasten aus, zeitlebens aktiven Zellen,

die an der äußeren Pulpaschicht angrenzend am Dentin liegen und deren Fortsätze

13 sich nach zentrifugal erstrecken [66]. Daher zeigt das Dentin eine charakteristische

tubuläre Struktur, die von Van Leeuwenhoek im Jahre 1678 erstmalig entdeckt wurde

[64]. Die Dentintubuli verlaufen radiär ausgehend von der Pulpa bis hin zur Schmelz-

Dentin-Grenze bzw. Zement-Dentin-Grenze und enthalten neben den

Odontoblastenfortsätzen (Tomes-Fasern) Kollagen, Dentinliquor sowie Nervenfasern.

Bei Betrachtung der Dentinkanälchen unter dem Elektronenmikroskop lassen sich

deren unregelmäßig geformte Wände sowie zahlreiche Seitenäste und Anastomosen

zu den benachbarten Tubuli erkennen. Aufgrund eines Konzentrationsprozesses der

Odontoblasten bei der Dentinbildung steigt der Flächenanteil der Tubuli von peripher in

Schmelznähe mit 20.000 pro mm² nach zentral Richtung Zahnnerv auf 45.000 pro mm²

an. Durch die kontinuierliche Zahnhartsubstanzbildung und peritubuläre Mineralisation

misst der Durchmesser der Kanälchen im Bereich des Schmelzes 0,9 µm, in

Pulpanähe jedoch 2,5 µm [33]. Daraus ergibt sich eine proportionale Zunahme des

Durchmessers sowie der Anzahl dieser Tubuli in Richtung Zahnnerv [63, 66].

Ausgehend von den Kanälchen ist eine Unterteilung des Dentins in intertubuläres

Dentin, welches zwischen den Kanälen liegt, und peritubuläres Dentin, das die

Kanalwände direkt umgibt, möglich [50]. Letzteres zeichnet sich durch einen höheren

Mineralisationsgrad und eine geringere Säureresistenz aus [50, 66]. Während das

peritubuläre Dentin zu 90% aus Apatitkristallen aufgebaut ist, befinden sich Kristalle

und Kollagenfasern im intertubulären Dentin in einem Gleichgewicht (50% : 50%). Der

höhere Faseranteil im intertubulären Bereich schützt den Mineralanteil dieser

Dentinregion eher vor Säureangriffen.

Die Tomes-Fasern schwimmen innerhalb der Dentinkanälchen im Dentinliquor, eine in

der Pulpa produzierte, extrazelluläre Gewebsflüssigkeit mit einem nach

auswärtsgerichteten Fluss, der aus dem physiologischen, positiven Pulpadruck von ca.

30 mmHg resultiert [66]. Durch die Eröffnung der Tubuli beim mechanischen

Bearbeiten von vitalem Dentin kommt es folglich zu einem Ausfluss des Liquors, der

eine hydrophile Dentinoberfläche entstehen lässt. Auf diesem Phänomen basiert die

Problematik, einen hydrophoben Kunststoff im Zuge der Adhäsivtechnik an dieser

Zahnhartsubstanz dauerhaft zu befestigen.

3.1.3 Schmierschicht

Nach der Präparation des Dentins mit rotierenden oder Handinstrumenten bildet sich

die so genannte smear layer, eine 1-5 µm dicke Schicht, zusammengesetzt aus einer

inhomogenen Mischung von Dentinresten, Bakterien, Zelltrümmern und Wasser [63,

96]. Während sie einerseits oberflächlich das bearbeitete Dentin bedeckt, wird

14 andererseits ein Teil des Debris der Schmierschicht in eröffnete Dentintubuli gepresst.

Die daraus resultierenden smear plugs erstrecken sich mit unterschiedlicher Tiefe in

die Dentinkanälchen und reduzieren die Dentinpermeabilität [65]. Weder durch

Abspülen mit Wasser noch mechanisch mit Hilfe eines Wattepallets entfernbar, stellt

sie eine Art „biologische Barriere“ dar, die den Zahnnerv vor externen Reizen schützen

soll, jedoch sich im Laufe der Zeit aufgrund hydrolytischer Prozesse zersetzt [61, 93].

Für die Anwendung der Adhäsivtechnik kristallisieren sich in diesem Zusammenhang

folgende Aspekte als problematisch heraus: Zum einen verringern die organischen

Inhaltsstoffe der smear layer die Oberflächenenergie des Dentins so, dass daraus eine

ungenügende Benetzung des kompakten Dentins mit den Bondingsystemen resultiert

[35]. Desweiteren reicht die Haftung der Schmierschicht am strukturierten Dentin selbst

nicht aus, um eine suffiziente Adhäsion von Kompositen mit der smear layer als

„Zwischenglied“ zu erhalten.

3.1.4 Dentinhaftung

Um eine suffiziente Dentinhaftung zu garantieren und damit die Bedingung für eine

erfolgreiche, konservierende Restauration zu schaffen, werden Zahnärzte bei der

Anwendung der Adhäsivtechnik vor diverse Herausforderungen gestellt [27, 73].

Zur Bewältigung der ersten Hürde, nämlich der Umgang mit der Schmierschicht,

wurden bereits in der Vergangenheit verschiedene Herangehensweisen getestet [93].

Anfangs versuchte man das Komposit über eine primär chemische Verankerung an die

erhaltene Schmierschicht zu koppeln. Dafür verwendete man Adhäsive mit

funktionellen Gruppen, die mit den Kalziumionen des Zahnbeins Chelatkomplexe

bildeten. Mit Haftwerten von 6 bis 13 MPa lieferte dieser Ansatz jedoch keine

zufriedenstellenden Ergebnisse [34]. Nachdem die smear layer als Verursacher für die

schlechten Werte detektiert wurde, realisierte man neue Konzepte unter

Berücksichtigung dieser Schwachstelle. Ein Lösungsweg liegt in der kompletten

Entfernung der Schmierschicht durch Konditionieren des Dentins mit Säuren vor dem

eigentlichen Klebevorgang [93]. Bei dieser sogenannten „Etch-and-Rinse-Technik“ wird

eine 35-40% Orthophosphorsäure in die Kavität appliziert und nach einer Einwirkzeit

von maximal 15-20 Sekunden mittels Luft-Wasser-Gemisch abgespült. Dabei wird das

Dentin sowohl peri- als auch intertubulär demineralisiert und die herausgelösten

Hydroxylapatite werden zusammen mit der Schmierschicht beseitigt [35]. Zurück bleibt

ein freigelegtes Kollagennetzwerk sowie von smear plugs befreite Dentintubuli, die

anschließend eine gute Infiltration des Adhäsivs erlauben. Die andere Strategie,

15 verwirklicht bei den Self-Etch-Systemen, setzt auf eine Modifikation der Schmierschicht

im Rahmen der Kavitätenvorbereitung. Durch die Anwendung eines selbstätzenden

Primers (Condi-Primer), der eine milde Säure enthält, wird das Dentin oberflächlich

dekalzifiziert und die smear layer aufgelöst. Weil dieser nach 30 Sekunden lediglich

verblasen wird, liegt der wesentliche Unterschied, im Vergleich zur Etch-and-Rinse-

Technik, darin, dass die Schmierschicht nicht aus dem System eliminiert, sondern in

den Klebeverbund integriert wird [7, 83, 93]. Die Dentinhaftwerte beider Methoden

konnten überzeugen. Die klinische Schlussfolgerung dieser Erkenntnis setzt als

Konsequenz eine Entfernung bzw. Vorbehandlung der Schmierschicht im Rahmen der

adhäsiven Verankerung von Kunststofffüllungen voraus.

Zur Kontrolle einer ausreichenden Ätzung, muss die Kavität nach der Konditionierung

so lange getrocknet werden, bis das milchig, opake Ätzmuster sichtbar wird [30].

Dieser Trocknungsvorgang birgt jedoch eine weitere Gefahr für den Erfolg der Dentin-

Komposit-Klebeverbindung: Durch den Entzug der Feuchtigkeit, welche die

interfibrillären Mikrohohlräume bis zur Primerapplikation offenhält, bricht das freigelegte

Kollagennetzwerk zusammen und erschwert somit eine nachfolgende Primerinfiltration

zwischen die einzelnen Fasern [57]. Aus dieser Problematik heraus wurde der Begriff

des „wet bonding“ entwickelt, denn eine feuchte Dentinoberfläche ist

Grundvoraussetzung für die Eliminierung der oben dargestellten Aspekte und damit für

die Funktionalität der Dentinbondingsysteme [85]. Besonders die Einflaschenadhäsive

mit Aceton als Lösungsmittel sind auf eine feuchte Dentinoberfläche angewiesen. Um

dieser Anforderung nach dem Trocknungsvorgang gerecht zu werden, ist ein

Wiedernassmachen, im Fachjargon „re-wetting“, des Dentins mit einer angefeuchteten

Microbrush obligat [35, 69, 88]. Wird dies missachtet, besteht der einzige Haftverbund

zwischen dem Dentin und dem nachfolgendem Komposit in einer rein tubulären

Penetration. Durch die unvollständige Infiltration des Primers zwischen die kollabierten

Fasern resultieren nanoskopische, nicht ausgefüllte Hohlräume, die in der Fachliteratur

als Nanoleakage beschrieben werden und für das vermehrte Auftreten postoperativer

Hypersensitivitäten verantwortlich sind [79]. Alle auf dem Markt vorhandenen

Mehrflaschenadhäsive enthalten im Gegensatz dazu in den nachfolgend

anzuwendenden Präparaten genügend Wasser (bis zu 50%), um das Kollagen

wiederaufzurichten, so dass die Technik des re-wettings bei den wasser- und wasser- /

alkoholbasierten Primern entfällt.

Als weiterer, limitierender Faktor, der eine Haftung von Kompositen am Zahnbein

erschwert, muss der Antagonismus zwischen der hydrophilen Dentinoberfläche

einerseits und dem zu applizierenden, hydrophoben Kunststoff andererseits angeführt

werden. Aufgrund seiner chemischen und strukturellen Zusammensetzung (intrinsische

16 Feuchtigkeit, hoher Anteil an Organik und smear layer) erweist sich das Dentin,

verglichen mit dem Schmelz, als komplizierter Haftpartner [26, 35, 68]. Gerade nach

dem Säurekonditionierungsschritt, der einen vermehrten Ausfluss von Dentinliquor

impliziert, wird dieser Kontrast nochmals verstärkt [67]. Aus diesem Grund ist es

erforderlich, das Zahnbein mittels amphiphiler Moleküle im Primer zu hydrophobisieren

und damit für die Aufnahme des Kunststoffs kompatibel zu machen [68]. Aufgebaut aus

einem hydrophilen Anteil, welcher eine Verbindung zum Dentin herstellt, sowie einem

hydrophoben, polymerisierbaren Ende, welches im Folgenden mit dem Bonding Agent

fusioniert, gelingt diesen Molekülen der Brückenschlag zwischen den

„gegensätzlichen“ Haftkomponenten [88].

Dabei ist das im Primer enthaltene Lösungsmittel (Wasser, Alkohol oder Aceton) dafür

zuständig, dass die amphiphilen Moleküle ihr Wirkungsziel, den Kollagenschwamm

sowie die Eingänge der Dentintubuli, erreichen [88]. Genau dieser primär positive

Aspekt birgt jedoch die Tücke, dass, im Fall von H2O-basierten Adhäsiven, das Wasser

anschließend wieder aus dem System entfernt werden muss, um eine Vermischung mit

dem sich anschließenden hydrophoben Bonding Agent zu verhindern. Daher ist ein

aktives Verblasen dieser Adhäsive zwingend erforderlich [28, 30]. Im Gegensatz dazu

zeigen sich acetonbasierte Primer weniger techniksensitiv: Weil das Aceton die

positive Eigenschaft besitzt das zugefügte Wasser wieder aus dem Kollagennetzwerk

zu verdrängen und durch seine hohe Flüchtigkeit anschließend mit diesem verdunstet,

wird dem System die Hydrophilie genommen und dem Komposit automatisch der

gewünschte, hydrophobe Partner bereitgestellt [69, 88].

Der letzte Behandlungsschritt vor dem Einbringen des ersten Füllungsinkrements

umfasst das Auftragen eines dünnflüssigen, ungefüllten Bonding Agents. Unter

Berücksichtigung aller dargestellten Aspekte kann dieser Haftvermittler die

demineralisierte und mit Adhäsiven imprägnierte Dentinoberfläche gut infiltrieren. Der

anschließend lichtgehärtete Komplex aus freigelegtem Kollagen und ungefülltem Bond

wird als Hybridschicht bezeichnet und gewährleistet neben der mikromechanischen

Verankerung des Kunststoffs an der Zahnhartsubstanz eine dichte Versiegelung der

Dentinwunde [26, 36, 55, 56]. Diese Hybridschicht ist somit das wesentliche Kriterium

für den Erfolg einer suffizienten Dentin-Komposit-Klebeverbindung [54, 94].

In diesem Zusammenhang lässt sich bei der Etch-and-rinse-Technik noch eine

Besonderheit finden: Im Zuge der Konditionierung des Dentins mit H3PO4 kommt es

zur Freilegung der Tubuli, die es ermöglicht, dass das Bond auch in die eröffneten

Kanälchen einfließt. Nach dem Aushärtungsvorgang bilden sich daher neben der

17 Hybridschicht außerdem noch intratubuläre Kunststoffzapfen, so genannte „tags“, die

eine stärkere „Verzahnung“ zwischen Komposit und Dentin ermöglichen [11, 68].

3.1.5 Bestandteile der Adhäsivsysteme

I. Konditionierer/ Etchant: Säuren wie Phosphorsäure (10-40%), Zitronensäure

(10%), Salpetersäure (4%), Maleinsäure (2-4%) sowie auch Komplexbildner

wie EDTA (5-16%) demineralisieren die Zahnhartsubstanzen und schaffen

durch diese Oberflächenvergrößerung Mikroretentionen. Je nach

verwendetem System sind sie in der Lage die Schmierschicht zu modifizieren

bzw. komplett aufzulösen [37, 92].

II. Primer: Mit Hilfe amphiphiler Moleküle, wie Hydroxyethylmetacrylat (HEMA)

oder Triethylenglycol-dimetacrylat (TEGDMA) fungiert er zur Überbrückung

des Übergangs vom hydrophilen Dentin zum hydrophoben Kunststoff und

stellt ein Imprägnierungsmittel für das vorbehandelte Dentin dar. Als

Lösungsmittel dienen Wasser, Alkohol oder Aceton. Zusätzliche

Fixierungsmittel wie Gutaraldehyd unterstützen und stabilisieren das

freigelegte Kollagengeflecht [88, 92]. Weiterhin erreicht der Primer durch

Flüssigkeitsverdrängung und Erhöhung der Oberflächenspannung des

Dentins eine verbesserte Benetzbarkeit für nachfolgende Substanzen.

III. Bonding Agent/ Adhesive: Beim diesem Präparat handelt es sich um ein

hydrophobes, ungefülltes, dünnflüssiges Dimethacrylat, wie Bis-GMA

(Bisphenol-A-Diglycidyl-Methacrylat) oder UDMA (Urethandimethacrylat), mit

Zusatzstoffen wie TEGDMA (Triethylenglykoldimethacrylat) zur Reduktion

der Viskosität, HEMA für eine optimale Benetzbarkeit und Initiatoren. Nach

Lichtpolymerisation verleiht es dem System die nötige mechanische

Stabilität, um den Polymerisationsschrumpfungskräften des Kunststoffs

Widerstand leisten zu können [92, 94].

Mögliche Kombinationsformen:

I. + II. Selbstkonditionierende Primer/ Condi-Primer: Diese Primer enthalten

zusätzlich eine milde Säure z.B. 1-4% Maleinsäure, Glutarsäure, Dicarbonsäure

oder anorganische Säuren und bewerkstelligen dementsprechend neben den

genannten Primerfunktionen außerdem die Auflösung der Schmierschicht und

die Demineralisationsaufgabe.

18

I. + II. + III. Selbstkonditionierende, selbstprimende Adhäsive: Umfassen eine

Kombination aus den 3 oben beschriebenen Einzelkomponenten.

3.1.6 Einteilung der Adhäsivsysteme

Früher wurden Dentinbondingsysteme in sogenannte „Generationen“ eingeteilt, sodass

mit jeder neuen Entwicklungsstufe auch eine neue Generation entstand. Heute

erscheint es jedoch sinnvoller, eine Strukturierung nach deren Wirkmechanismus und

Anzahl der einzelnen Arbeitsschritte vorzunehmen, da der Dentalmarkt zunehmend

nach Systemen mit möglichst wenig Verarbeitungsstufen und einfachem Handling

verlangt [18, 30, 93, 94].

Die Bondingsysteme der ehemals 1. und 2. Generation sind klinisch zu

vernachlässigen, weil deren Zielobjekt, die smear layer, zwar gut infiltriert wurde,

jedoch, wie bereits oben beschrieben, eine unzureichende Haftung am Dentin aufweist

[93].

3.1.6.1 Adhäsivsysteme mit selektiver Schmelzätzung

Grundprinzip dieser Gruppe, die der früheren 3. Generation entspricht, ist das alleinige

Anätzen des Schmelzes mit 30-40% Phosphorsäure. Das Dentin wird im ersten

Arbeitsschritt von dieser Konditionierung ausgenommen, da man Ende der 80er Jahre

noch eine negative Auswirkung der Phosphorsäure auf die Pulpa vermutete [11, 29,

31, 35]. Um jedoch auch das angeschliffene Dentin minimal zu demineralisieren sowie

die Schmierschicht aufzulösen, finden in dieser Generation erstmals die

selbstkonditionierenden Primer ihre Anwendung [93]. Sie lösen die anorganischen

Bestandteile oberflächlich aus dem Dentin und legen das Kollagennetzwerk des

intertubulären Dentins frei. Nach einer Einwirkzeit von ca. 30 Sekunden wird der Condi-

Primer verblasen, um das Lösungsmittel wieder aus dem System zu entfernen [28].

Dabei repräzipitiert ein Teil der Schmierschicht. Im nächsten Arbeitsschritt erfolgt die

Imprägnierung der dekalzifizierten Kavität mittels amphiphiler Moleküle. Auf diese

Weise hydrophobisiert, ist das Dentin für die Aufnahme des Kunststoffs präpariert.

Komplettiert wird das System der 3. Entwicklungsstufe durch das niedrig visköse

Bonding Agent sowie anschließende Lichtpolymerisation.

Im Zuge der hier verwendeten Arbeitstechnik wird die aufgelöste smear layer

zusammen mit den herausgelösten, anorganischen Hydroxylapatiten wieder mit in den

Klebeverbund eingegliedert [83]. Die Ausbildung der Hybridschicht ist dabei die

19 grundlegende Neuerung gegenüber den Präparaten der ersten beiden

Entwicklungsstufen und somit das „Erfolgsrezept“ der selective-etch-Adhäsive.

Einerseits ist die Hybridschicht das Bindeglied für das zu applizierende Komposit am

Zahn, andererseits kompensiert sie als elastische „Pufferschicht“ deren

Polymerisationsschrumpfung.

Nach der Anzahl der einzelnen Arbeitsschritte lässt sich die ehemalige 3. Generation

gemäß der aktuellen Nomenklatur in zwei Untergruppen einteilen:

1. Die 4-Schritt-Selective-Etch-Systeme wie z.B. Syntac Classic (Ivoclar Vivadent;

Ellwangen, D), bei denen der klinische Ablauf, wie oben beschrieben, mit Hilfe

einer Säure für den Schmelz sowie 3 Fläschchen (Primer 1, Primer 2, Bond)

durchgeführt wird.

2. Die 3-Schritt-Selective-Etch-Systeme wie z.B. A.R.T. Bond (Coltène Whaledent;

Altstätten, CH), die sich von ersteren nur durch die Mischung von Primer 1 und

2 vor deren gemeinsamer Applikation unterscheiden und auf diese Weise einen

Arbeitsschritt einsparen.

Obwohl die Adhäsivsysteme mit selektiver Schmelzätzung gute Haftwerte erzielen, darf

nicht außer Acht gelassen werden, dass es insbesondere im Bereich der

minimalinvasiven Füllungstherapie bezüglich des Handlings problematisch ist, dieses

Konzept in die Praxis umzusetzen. Aufgrund von extrem feinen Schmelzschichtdicken

wird das Dentin häufig unbeabsichtigt von Phosphorsäure mit benetzt [28]. Diese

Tatsache sprach für Einführung des simultanen Ätzens von Schmelz und Dentin in

einem Arbeitsschritt, welches in der darauffolgenden 4. Generationsstufe verwirklicht

wurde [35, 92].

3.1.6.2 Etch-and-rinse-Adhäsive (Total-Ätz-Technik)

Im Rahmen dieser ehemals 4. Generation kommt es im ersten Behandlungsschritt zu

der kompletten Entfernung der Schmierschicht durch die Konditionierung der beiden

präparierten Zahnhartsubstanzen, Schmelz und Dentin, mit Phosphorsäure. Dieses

simultane Ätzen erfolgt im Idealfall mit einer 30-40% Orthophosphorsäure in Form

eines Gels, welches von Peripher (Zahnschmelz) nach Zentral (Dentin) appliziert wird

[70]. Der Hintergrund dieses Ablaufs erklärt sich aus einem verschlechterten

Haftverbund sowie der Gefahr einer insuffizient versiegelten Dentinwunde bei

Überätzung des Dentins [90]. Daher sollte zuerst der Schmelz mit einer optimalen

Einwirkzeit von 30 Sekunden und anschließend das Dentin kürzer, also für maximal

15-20 Sekunden, mit der Säure konditioniert werden [30]. Im Anschluss wird die

20 Phosphorsäure mit einem Luft-Wasser-Spray komplett aus der Kavität beseitigt,

wodurch, im Gegensatz zum selektiven Verfahren, auch die Schmierschicht und die

gelösten, anorganischen Hydroxylapatite aus dem System eliminiert werden. Das

Ergebnis dieses Konditionierungsweges stellt ein bis zu 5 µm demineralisiertes,

intertubuläres Dentin sowie von smear plugs befreite, eröffnete Dentintubuli dar [11].

Entsprechend dem Ablauf bei Adhäsiven mit der selektiven Schmelzätzung folgt auch

in der 4. Generation die Primer- sowie anschließende Bondapplikation, wodurch die

Einteilung in 4 bzw. 3 Schritt-Verfahren mit identischen Produktbeispielen ebenfalls bei

der Total-Etch-Technik Anwendung findet [29]. Der Primer mit seiner amphiphilen

Komponente dient hier aber lediglich zur Verknüpfung zwischen den hydrophilen und

hydrophoben Haftpartnern, die Demineralisationsaufgabe entfällt. Auch bei dieser

Entwicklungsstufe resultiert als Interaktionsmuster die bereits oben erwähnte

Hybridschicht, jedoch mit einem zusätzlichen Charakteristikum, nämlich die Ausbildung

der intratubulären Kunststoffzapfen (tags). Wie Frankenberger in seiner Adhäsiv-Fibel

darlegt, erreicht man unter korrekter Anwendung der Adhäsivsysteme nach dem Etch-

and-Rinse-Verfahren die maximalsten Haftwerte [17, 25, 28, 29].

Trotzdem wurde im Laufe der Zeit von Zahnärzten eine Vereinfachung der Technik und

Verkürzung der Arbeitszeit gefordert, denn die Adhäsive der 3. und 4. Generation

wurden ausschließlich in Mehrflaschen-Präparaten angeboten [68, 70]. Dies war der

Auslöser für die Entwicklung der ehemals 5. Generationsklasse, den 2-Schritt-Etch-

and-rinse-Adhäsiven. Dazu zählen sowohl selbstkonditionierende Präparate (z.B.

Prime&Bond NT, Densply DeTrey), als auch Adhäsive, die für die Total-etch-Technik

bestimmt sind (z.B. Syntac Sprint, Ivoclar Vivadent). Das signifikante Merkmal liegt in

der Applikation von nur einer einzigen Flasche nach der simultanen

Phosphorsäurekonditionierung von Schmelz und Dentin. Bei diesen „one bottle bonds“

handelt es sich um Primer-Adhäsiv-Gemische, deren Funktionen, Penetration und

mechanische Stabilität in einer Lösung zusammengefasst werden [70]. Die

Kombination dieser Eigenschaften in einer Flasche unterbindet jedoch deren

vollständige Ausprägung, mit der Konsequenz, dass die Haftwerte dieser Generation

schlechtere Ergebnisse liefern, als die, der Vorgänger [25]. Die Erleichterung, eine

mögliche Verwechslung einzelner Fläschchen auszuschließen und stattdessen nur

noch eine Lösung zur Hand zu nehmen, wird in der Praxis als positive Neuerung

empfunden und verleiht dieser Entwicklungsstufe zwischenzeitlich den Titel des

Spitzenreiters unter den Adhäsivsystemen. Nicht außer Acht zu lassen ist bei dieser

Adhäsivklasse jedoch die Gefahr eines Wassermangels nach Säurekonditionierung: Im

Gegensatz zu den Mehrflaschenpräparaten weisen alle 2-Schritt-Etch-and-rinse-

21 Adhäsive ungenügend H2O auf und müssen somit zum Ausschluss eines klinischen

Misserfolgs zwingend nach dem Re-wetting-Verfahren verarbeitet werden [85].

3.1.6.3 Self-Etch-Adhäsivsysteme

Die fälschliche Vermutung, dass ein vermehrtes Auftreten postoperativer

Hypersensitivitäten bei der 5. Entwicklungsklasse auf die Wirkungsweise der

Phosphorsäure zurückzuführen ist, bewegte Dentalfirmen zur Markteinführung von

Systemen mit Umgehung dieses Konditionierungsschrittes (Non-rinse-Technik). Von

einer adäquaten Dentinhaftung kann ausgegangen werden, der Nachweis hierfür wird

bereits in der Klasse der Adhäsive mit selektiver Schmelzätzung geführt [35]. Die

Neuerung dieser Systeme liegt in der Vereinfachung, auch die Demineralisation des

Schmelzes den Adhäsiven zu überlassen [36]. Speziell entwickelte Primer mit sauren

Monomermischungen sind im klinischen Einsatz für das Ätzen, das Auflösen der

Schmierschicht sowie die Penetration zuständig [70]. Je nach Säurestärke variieren die

Demineralisationstiefen dabei zwischen Werten von 0,1 µm und 6 µm, das erzeugte

Interaktionsmuster ist im Vergleich zur Etch-and-rinse-Technik jedoch immer

schwächer ausgeprägt [74, 83].

Nach Anzahl der notwendigen Arbeitsschritte, lassen sich die self-etch-Adhäsive in

zwei Untergruppen unterteilen:

Die 2-Schritt-self-etch-Systeme, die ehemals 6. Dentinbondinggeneration, stellen

selbstkonditionierende Adhäsive mit getrennter Applikation eines sauren Primers im

ersten und eines separaten, hydrophoben Bonds im zweiten klinischen

Behandlungsschritt dar [27].

Bei den All-in-one-Adhäsiven, selbstkonditionierenden Primer-Adhäsiven und

Vertretern der 7. Generation, appliziert man in die präparierte Kavität nur mehr eine

Lösung und somit wird ein weiterer Arbeitsschritt eingespart. Durch die Reduktion des

Adhäsivsystems auf eine einzelne Flasche, hat diese ein breites Aufgabenfeld zu

bewältigen: als Konditionierer von Schmelz und Dentin, Primer sowie auch als Bond

suggeriert es die Wirkungsweise einer Art „Supermischung“ [35, 36]. Doch auch dieses

scheinbar perfekte Mittel zeigt negative Aspekte auf. Zum einen gilt es als extrem

techniksensitiv, da ohne mehrfach wiederholte Applikation keine ausreichenden

Haftwerte erzielt werden können und damit der scheinbare gewonnene Zeiterfolg sich

relativiert [26, 30]. Zum anderen liegt die Schwäche der All-in-one-Systeme in einer

insuffizienten Dentinversiegelung aufgrund der Hydrophilie dieses Adhäsivs. Folglich

ist der Klebeverbund auch nach Aushärtung permeabel für Flüssigkeiten wie Wasser

22 und Dentinliquor, das typische Bild der sogenannten Watertrees ist im

Elektonenmikroskop zu erkennen [84, 86]. Die Vorteile der Self-etch-Präparate liegen

neben dem eingesparten separaten Ätzschritt in der damit verbundenen Umgehung

der Wet-Bonding-Problematik [91]. Die Kavität wird nach Applikation des

konditionierenden Primers nicht, wie generell bei Phosphorsäureätzung, mit Wasser

gereinigt und anschließend getrocknet. Stattdessen werden die demineralisierenden

Substanzen in den Haftverbund mit eingeschlossen und somit entfällt die Sorge um ein

kollabiertes Kollagengeflecht. Der Ausschluss einer Dentinüberätzung kann hier

zusätzlich als positiv vermerkt werden. Die Kehrseite dieser Weiterentwicklung liegt

jedoch in einer ungenügenden Schmelzhaftung, die negative Folgeerscheinungen wie

Randspaltbildungen und marginale Verfärbungen im Rahmen der Anwendung von

Self-etch-Adäsiven provoziert [22, 51].

3.2 Komposite

Die Forderung der modernen, ästhetischen Zahnmedizin nach strahlend, weißen

Zähnen lässt sich nur durch ein Zusammenspiel der Adäsivtechnik mit einem Komposit

realisieren. Definitionsgemäß (lat. componere = zusammensetzen) versteht man unter

Kompositen Verbundwerkstoffe, die aus verschiedenen Komponenten aufgebaut sind.

Die 3 Hauptbestandteile umfassen die organische Matrix, die anorgansichen Füllkörper

sowie die Verbundphase [15, 37, 49].

3.2.1 Organische Matrix

Die organische Matrix besteht aus Monomeren, Komonomeren, Initiatoren,

Stabilisatoren bzw. Inhibitoren, Akzeleratoren, Farbpigmenten und Additiva.

Die Basismonomere Bisphenol-A-Diglycidyl-Methacrylat (Bis-GMA) und UDMA

(Urethandimethacrylat) stellen mehrfunktionelle Methacrylate dar. Die Entwicklung des

Bis-GMA führt in das Jahr 1962 zurück, in dem Bowen auf der Suche nach einem

geeignetem Kunststoff das Additionsprodukt aus Bisphenol A und Glycidylmethacrylat,

das so genannte „Bowen-Molekül“, einführte [8]. Diese revolutionäre Erfindung stellt bis

zum heutigen Zeitpunkt eine wesentliche Hauptkomponente dentaler Komposite dar.

Charaktereigenschaften wie eine Reduktion der Polymerisationsschrumpfung, relative

Farbstabilität, hohe Reaktivität sowie stärkere Hydrophobie konnten durch die Bowen-

Formel erreicht werden. Die chemische Grundstruktur mit 2 Phenolringen sowie

Wasserstoffbrückenbindungen zwischen den Hydroxylgruppen der Monomere verleiht

dem Bis-GMA-Molekül im unpolymerisierten Zustand eine relativ hohe Viskosität [15].

23 Um diese zu reduzieren und damit einen optimalen Fülleranteil einstellen zu können,

werden Kompositen kurzkettige Komonomere wie TEGDMA (Triethylenglykol-

dimethacrylat) und EGDMA (Ethylenglykol-dimethacrylat) beigefügt [4, 5, 95]. Diese

Verdünnermonomere erlauben eine bessere Verarbeitung, provozieren jedoch bedingt

durch die höhere Zahl an Doppelbindungen pro Volumeneinheit einen höheren

Polymerisationsschrumpf [16]. Eine Modifikation des Bowen-Moleküls stellt das von

Forster und Walker 1974 entwickelte bifunktionelle UDMA dar, bei dessen Produktion

auf Komonomere als Viskositätsreduzierer verzichtet werden kann [4, 28, 41].

3.2.2 Anorganische Füllkörper

Zur Optimierung der mechanischen und physikalischen Eigenschaften von Kompositen

werden der organischen Matrix Füllkörper, in Form von Quarz, Keramik oder Glas

beigefügt. Ihre Effizienz liegt in der Verringerung der Polymerisationsschrumpfung, des

thermischen Ausdehnungskoeffizienten, der Abrasion sowie der Wasseraufnahme und

in der Verbesserung der Stabilität (Elastizitätsmodul, Druck- und Zugfestigkeit,

Bruchfestigkeit) [10, 15]. Zahlenmäßig lässt sich dieser Effekt im Rahmen der

Aushärtung deutlich veranschaulichen: Während die ungefüllte Matrix einen Schrumpf

von 10-20% aufweist, wird durch Zugabe volumenstabiler Füllkörper der Wert auf 2-3%

herabgesetzt [23]. Anhand der Füllkörpergröße lässt sich eine sinnvolle Einteilung

zeitgemäßer Komposite vornehmen [49, 98].

Die konventionellen Füllkörper, splitterförmige Makrofüller, liegen in einem

Größenbereich zwischen 0,1 bis 100 µm (im Durchschnitt 5 bis 10 µm) und werden

durch Zerkleinerung von Gläsern in einer Kugelmühle hergestellt [49]. Als alleinige

Füllungskomponente erweisen sie sich bedingt durch hohe Abrasivität, schlechte

Polierbarkeit und starke Plaqueretention auf Grund von Oberflächenrauigkeiten als

ungeeignet [23].

Die Nachteile der großen Korngrößen wurden durch die Weiterentwicklung hin zu

Mikrofüllerkompositen aus hochdisperser Kieselsäure ausgeschaltet. Weil die

Partikel mit einer Größe von durchschnittlich 0,04 µm sich unterhalb der Wellenlänge

des sichtbaren Bereichs befinden, erlauben sie eine Hochglanzpolitur und zeugen von

höchster Ästhetik [46]. Mittels Flammenpyrolyse hergestellt und daher kugelförmig

verschaffen sie dem Kunststoff außerdem eine erhöhte Abrasionsbeständigkeit.

Dennoch weisen auch Mikrofüller unerwünschte Aspekte auf: Durch die große

spezifische Oberfläche (50-400 m²/g) der kleinen Partikel wird mehr organische Matrix

zur optimalen Benetzung der Füllkörper benötigt. Folglich besitzen mikrogefüllte

24 Komposite einen deutlich niedrigeren Füllkörpergehalt (50%), die

Polymerisationsschrumpfung und die Wasseraufnahme steigen an, die physikalischen

Eigenschaften liegen unter denen der makrogefüllten Komposite [45]. Ferner induziert

die Zugabe von Mikrofüllern eine rasche Viskositätszunahme des Komposits [46].

Um dennoch einen erhöhten Füllergrad zu realisieren, generierten Hersteller die

inhomogenen Mikrofüllerkomposite. In diesem Fall enthält die organische Matrix

neben den „normalen“ Mikrofüllern auch bereits vorpolymerisierte, zerkleinerte

Mikrofüllerkompositbestandteile in Form von Splittern oder Kugeln [45].

Dementsprechend konnte der Füllstoffanteil auf Werte bis zu 80% gesteigert werden,

ohne dabei die Konsistenz negativ zu beeinflussen. Unter Beibehaltung der optimalen

Polierbarkeit liegen weitere positive Nebeneffekte in der Reduktion der

Polymerisationsschrumpfung sowie einer Verbesserung physikalischen Eigenschaften

im Vergleich zu den homogenen Mikrofüllern [23].

Zur Vereinigung der positiven Eigenschaften der Makro- und Mikrofüller, wurden die

Hybridkomposite entwickelt. Die Mischung aus 10-15 Gew.-% pyrogener Kieselsäure

(Mikrofüller) und 85-90 Gew.-% Glasfüllkörpern (Makrofüller) steigert den

Füllkörpergehalt des gesamten Komposits somit auf bis zu 88 Mass-% und verleiht

diesem exzellente, physikalische Parameter, ohne die jeweilige Kehrseite akzeptieren

zu müssen [41].

Unterschiedliche Größen der enthaltenen Makrofüller – je nach Mahltechnik –

implizieren eine weitere Untergliederung der Hybride in

Hybridkomposite (bis zu 10 µm)

Feinpartikelhybridkomposite (bis zu 5 µm)

Feinstpartikelhybridkomposite (bis zu 3 µm)

Submikrometerhybridkomposite (bis zu 1 µm) [23]

In der zahnmedizinischen Füllungstherapie hat sich die Gruppe der

Feinpartikelhybridkomposite erfolgreich etabliert, da sie neben den physikalischen

auch hervorragend ästhetische Ergebnisse liefern und somit universell bei Front- und

Seitenzahnrestaurationen Einsatz finden.

3.2.3 Die Verbundphase

Eine Verbundschicht als dritte Hauptkomponente dentaler Komposite fusioniert

zwischen organischer Matrix und anorganischen Füllkörpern [49]. Die Silanisierung der

Füllkörperoberfläche mit einem Silan als Hilfsmittel, meist 3-Methacryloxy-propyl-

25 trimethoxysilan, garantiert eine leichtere Eingliederung des hydrophoben Füllers in die

Kunststoffmatrix, wobei über Si-OH-Gruppen die Füllkörperoberfläche einerseits und

über ungesättigte Vinyl- oder Methacrylgruppen Basis- und Comonomere andererseits

aneinandergekoppelt werden [15]. Für das Komposit erweist sich diese chemische

Bindung als durchaus vorteilhaft, Eigenschaften wie Biege- und Druckfestigkeit können

dadurch gesteigert werden und nur so ist ein langfristiger, klinischer Erfolg

gewährleistet. Der Schwachpunkt der Verbundphase liegt allerdings in der Anfälligkeit

der Silanisierung gegen saure Hydrolyse, mit der Folge des Verlusts der chemischen

Bindung sowie der Füllpartikel.

3.2.4 Polymerisation

Die Polymerisation dentaler Komposite lässt sich in drei Phasen einteilen:

Startreaktion, Kettenwachstum und Kettenabbruch [9, 16]. Der Polymerisationsvorgang

kann grundsätzlich über 2 verschiedene Wege eingeleitet werden. Mithilfe

energiereicher Strahlung (Lichtpolymerisation) oder durch chemische Aktivierung

(chemische Polymerisation) wird jeweils ein Initiatormolekül angeregt, welches nach

Umwandlung in Radikale die dreidimensionale Vernetzung der einzelnen Monomere

zu einem Polymer in Gang setzt [9]. Lichthärtende Komposite enthalten als

Photoinitiator z.B. Kampferchinon, der durch die Energie von Lichtquanten mit einer

optimalen Wellenlänge zwischen 420 und 480 nm angeregt wird. Die chemische

Polymerisation wird durch das Mischen einer Basis- mit einer Katalysatorpaste

gestartet. Benzoylperoxid repräsentiert hier den Initiator, der durch den

Anmischvorgang mit einem Akzelerator, einem tertiären Amin, in Kontakt tritt, was

ebenfalls zur Freisetzung von Radikalen führt. Durch Angreifen der Radikale an der

Doppelbindung eines Monomers entsteht eine aktive Monomer-Radikal-Verbindung,

welche dann unter kontinuierlicher Aufspaltung der Doppelbindungen immer neue

Monomerbausteine an sich koppelt. Dieser Prozess wird durch stetiges

„Aneinanderketten“ von Monomermolekülen auch als Kettenwachstum bezeichnet und

läuft so lange weiter bis zwei Radikale aufeinandertreffen und damit den Abbruch

einleiten. Komposite der modernen Zahnheilkunde schrumpfen bei der Polymerisation

zwischen 1,7 und 3 Vol% mit negativen Folgeerscheinungen wie interne

Materialspannungen sowie Randspaltbildungen. Auslösender Faktor dafür ist die

Annäherung der Moleküle im Polymer durch die Konversion der Doppel- zu

Einfachbindungen [37].

26 3.2.5 Weiterentwicklung moderner Komposite

Das Hauptaugenmerk der Weiterentwicklung im Bereich von Kompositmaterialien liegt

in der Modifikation der organischen Matrix und der Füllkörpertechnologie, mit dem Ziel

die Polymerisationsschrumpfung und die damit verbundenen unbefriedigenden

Folgeerscheinungen zu verringern [19, 40]. Anfängliche Neuerungen auf dem Sektor

von matrixmodifizierten Kompositen wie z.B. Ormocere wurden bei der Einführung

zwar als hoffnungsvoll angesehen, sie hielten jedoch den Erwartungen nach einer

klinisch relevanten Reduktion des Polymerisationsschrumpfes in der praktischen

Umsetzung nicht stand. Ein anderer Weg beschreitet eine Variation der Füllkörper.

Nanofüllerkomposite enthalten in ihrer organischen Matrix neben agglomerierten

Clustern 20 nm große, freie Partikel (Nanomere), die sich im Gegensatz zu den ebenso

winzigen Mikrofüllern nicht zusammenlagern. Der Füllkörpergehalt konnte auf diese

Weise auf das Niveau von Hybridkompositen gesteigert werden. Die

Nanofüllerkomposite generieren somit die optimalen physikalischen Eigenschaften der

Hybridkomposite gepaart mit den ästhetischen Vorteilen der Mikrofüllerkomposite [23].

3.2.6 Silorane

Nachdem die Dimensionsregulation über eine optimale Einstellung des Fülleranteils

jedoch an eine Grenze stößt, geht der Trend heute zur Kreation neuartiger Monomere,

die den Schrumpf kompensieren. Silorane, ringförmige Moleküle aus den chemischen

Bausteinen Oxiranen und Siloxanen, bilden nun die Matrixgrundlage und substituieren

somit die herkömmlichen Methacrylate [21, 97]. Der Clou dieser Innovation zeigt sich in

einer Expansion durch Ringöffnung während des Poymerisierens. Die chemische

Grundstruktur dieser Stoffgruppe veranschaulicht den Monomeraufbau aus Oxiranen,

die als zyklische, organische Epoxide an ein Polysiloxangrundgerüst gebunden sind

und steht strategisch platzgewinnend im Gegensatz zu den linearen Reaktionen der

Methacrylate (Abb. 1).

Abb.1 Chemische Grundstruktur der Siloran-Matrix [37].

27 Die abgewandelte Aushärtungsreaktion findet bei diesem Präparat über den Weg einer

kationischen Polymerisation an der Oxirangruppe statt, die durch Ringöffnung eine

Volumenkontraktion ausgleicht [40]. Der Schrumpf kann auf diese Weise auf einen

Wert von ca. 1% minimiert werden [97]. Die Firma 3M ESPE propagiert Silorane daher

als beinahe schrumpffreies Material.

Wegen des modifizierten Reaktionsablaufs sowie ausgeprägteren, hydrophoben

Eigenschaften verlangt das System jedoch nach einem speziell für dieses

vielversprechende Komposit konzipierten Adhäsivsystem (Silorane System Adhäsiv),

ein 2-Schritt-Self-Etch Präparat (ehemalige 6.Generation). Nach selektiver

Schmelzätzung wird die Kavität zunächst mit dem selbstätzenden, hydrophilen Primer

vorbereitet und anschließend mit dem stark hydrophoben Bond komplettiert, wobei

jede Komponente einzeln lichtgehärtet werden muss [52]. Für den Zahnarzt besonders

vorteilhaft: mit dem Silorane System Adhäsiv wird ihm direkt das auf das Komposit

zurechtgeschnittene Adhäsiv präsentiert und somit bleibt ihm die schwierige Suche

nach einem passenden Produkt im Adhäsivdschungel erspart. Erste Studienergebnisse

zu Silorane erweisen sich als äußert hoffnungsvoll [39].

28 4. Problemstellung

Die Polymerisationsschrumfung von Kunststofffüllungen während des Härtevorgangs

stellt jeher die große Schwachstelle bei der restaurativen Anwendung von

Kompositmaterialien dar. Beim Lichthärten der herkömmlichen, Methacrylat-basierten

Kunststoffe kommt es durch die chemische Konversion der Doppel- zu

Einfachbindungen zur Annäherung der Moleküle im Polymer, die in einer

Volumenkontraktion von ca. 3 Vol% resultiert. Um negativen Folgeerscheinungen, wie

einer insuffizienten Dentinhaftung mit einer erhöhten Gefahr für postoperative

Hypersensitivitäten, vorzubeugen, produziert der Dentalmarkt stetig neumodifizierte

und optimierte Komposite. Ein innovatives Konzept beschreitet die Firma 3M ESPE mit

ihrem Produkt „Silorane“. Ringöffnende und damit zunächst volumenvergrößernde

Monomere kompensieren beim Ablauf der Polymerisation die anschließende

Kontraktion, so dass sich die Schrumpfung auf einen Wert von unter 1 Vol% verringert.

In Kombination mit einem geeigneten Adhäsiv wirkt sich eine solch dimensionsstabile

Technologie positiv auf die Integrität des Kompost-Dentin-Haftverbundes aus.

In diesem Zusammenhang liegt das Ziel dieser Arbeit darin, den Einfluss von

Kompositen mit unterschiedlichen Polymerisationskonzepten auf die regionale

Dentinhaftung zu untersuchen. Traditionelle, Methacrylat-basierte sowie die neuen,

ringöffnenden Kunststoffe werden anhand der Kombination mit verschiedenen

Adäsivklassen in acht Gruppen eingeteilt und einem Zugversuch unterworfen. Die

ermittelten Haftwerte jeder einzelnen Gruppe erlauben eine gute Vergleichsmöglichkeit

und lassen erkennen, ob die Wissenschaft bei der Kreation neuartiger Komposite ihr

Versprechen nach einem nahezu schrumpffreien Material halten kann und somit einer

insuffizienten Dentinhaftung entgegen wirkt.

29 5. Material und Methode

5.1 Präparation der Testzähne

Für die acht Testgruppen wurden insgesamt 128 extrahierte, menschliche Molaren

ohne kariöse Läsionen verwendet. Bis zur Weiterverarbeitung wurden die Zähne in

einer Formalin-Lösung aufbewahrt.

Zu Beginn wurde die Zahnoberfläche der Molaren mittels Scalern von

Weichgewebsresten sowie Konkrementen gereinigt. Nach Anzeichnen der Richtwerte

für die Slotausdehnung mittels Folienstift, erfolgte die approximale

Kavitätenpräparation mit einem roten Winkelstück bei maximaler Drehzahl und unter

H2O-Kühlung. Hierfür wurden zunächst mittelkörnige (64-126 µm), anschließend

feinkörnige (10-36 µm), zylindrische Diamanten (Meisinger, Düsseldorf, D) eingesetzt.

Folgende Slotausmessungen wurden berücksichtigt:

oral vestibulär 4mm

peripher zentral 2mm

coronal cervical 4mm

Anschließend wurden die Molaren zufällig in die acht Gruppen (n=16) unterteilt.

30

5.2 Verwendete Materialien

5.2.1 Adhäsivsysteme

Tab. 1: Verwendete Adhäsivsysteme mit Herstellerangaben, Kurzbeschreibung und Zusammensetzung.

Name Hersteller (Ort) Beschreibung Zusammensetzung

1. AdheSE®

One F

VivaPen®

Ivoclar Vivadent

(Ellwangen, D)

Selbstätzendes, lichthärtendes,

nanogefülltes Einkomponenten-

Adhäsivsystem. Zur einfachen

Applikation in Stiftform (VivaPen®)

angeboten.

Bisacrylamidderivat, Wasser, Alkohol, Acrylamidoaminosäure,

Bismethylacrylamidodihydrogenphosphat,

Hydroxyalkylmethacrylamid,

Acrylamidoalkylsulfonsäure,hochdisperses Siliziumdioxid,

Initiatoren, Stabilisatoren, Kaliumfluorid

2. cmf

adhesive

system®

Saremco

(Rebstein, CH)

3-Schritt-Etch-and-rinse-Produkt,

bestehend aus einem Primer und

einem Bonding Agent.

Primer: Alkohol, Aceton, methacryliertes Phosphorsalz

Bond: BisEMA, Bariumglas, silanisiertes Saremco

3. FiltekTM

Silorane

System

Adhäsiv

3M ESPE

(Seefeld, D)

2-Schritt-Self-Etch-Präparat, speziell

für das Komposit Filtek™ Silorane.

Bestehend aus einem selbstätzendem

Primer sowie einem hydrophoben

Bond.

Primer: phosphorylierte Methacrylate, Vitrebond,

Copolymer, bisGMA, HEMA, Wasser, Ethanol,

Initiatoren, Stabilisatoren

Bond: hydrophobes Dimethacrylat, phosphoryliertes

Methacrylat, TEGDMA,Siliciumfüller, Initiatoren,

Stabilisatoren

30

31

4. FL Bond II

Shofu Dental

GmbH

(Ratingen, D)

2-Schritt-Self-Etch-Adhäsiv, bestehend

aus einem Primer sowie einem

Bonding Agent.

Primer: Wasser, Ethanol, Carbonsauremonomer,

Phosphorsauremonomer, Initiator

Haftvermittler: S-PRG-Füllmaterial auf der Basis von

Fluorboroaluminiumsilikat-Glas, UDMA,TEGDMA,

2-HEMA, Initiator

5. Syntac

Ivoclar Vivadent

(Ellwangen, D)

4-Schritt-Etch-and-Rinse-Adhäsive,

bestehend aus 3 Fläschchen: Primer,

Adhesive und Heliobond.

Syntac Primer: Triethylenglycoldimethacrylat,

Polyethylenglycoldimethacrylat,

Maleinsäure und Aceton in wässriger

Lösung

Syntac Adhesive: Polyethylenglycoldimethacrylat und

Glutaraldehyd in wässriger Lösung

Heliobond: Bis-GMA, Triethylenglycoldimethacrylat,

Stabilisatoren und Katalysoren

6. Xeno V

DENTSPLY

DeTrey GmbH

(Konstanz, D)

1-Schritt-Self-Etch-Adhäsiv Bifunktionale Acrylate, Saure Acrylate, Phosphorsaureester,

Acrylsäure, Wasser, Tertiäres Butanol, Initiator, Stabilisator

31

32

5.2.2 Komposite

Tab. 2: Verwendete Komposite mit Herstellerangaben, Kurzbeschreibung und Zusammensetzung.

Name Hersteller (Ort) Zusammensetzung

1. Beautifil II Shofu Dental

GmbH (Ratingen,

D)

Basisharz: Bis-GMA/TEGDMA-Harz Multifunktionale Glasfüllstoffe und S-PRG-Füllstoffe auf der

Basis von Fluorboraluminiumsilikat-Glas

Anteil Füllmaterial: 83,3 Gew.-% (68,6 Vol.-%)

Partikelbereich: 0,01 - 4,0 μm

Mittl. Partikelgrösse: 0,8 μm

2. Ceram•X™ DENTSPLY

DeTrey GmbH

(Konstanz, D)

Methacrylat-modifiziertes Polysiloxan 3, Dimethacrylat-Harz, Fluoreszenzpigment, UV-Stabilisator,

Stabilisator, Kampferchinon, Ethyl-4-(dimethylamino)benzoat, Barium-Aluminium-Borosilikat-Glas,

Siliziumdioxid-Nanofüllstoff, Eisenoxid-, Titanoxid- und Aluminiumsulfosilikat-Pigmente

3. Els extra low

shrinkage

Saremco

(Rebstein, CH)

Bariumglas, silanisiertes BisGMA, BisEMA, Katalysatoren, Inhibitoren, Pigmente

4. Filtek™ Silorane 3M ESPE

(Seefeld, D)

Siloranmatrix, Quartzfüller (76% Gew.), Yttriumfluorid

5. Tetric

EvoCeram®

Ivoclar Vivadent

(Ellwangen, D)

Monomermatrix: Dimethacrylaten (17–18 Gew-%) Füllstoffe: Bariumglas, Ytterbiumtrifluorid, Mischoxid, Präpolymer (82–83 Gew-%),

Additive, Katalysatoren, Stabilisatoren, Pigmente (<1.0 Gew-%)

Gesamtgehalt an anorganischem Füller: 75–76 Gew-% bzw. 53–55 Vol-%;

Partikelgrösse der Füllstoffe: zwischen 40 nm und 3.000 nm bei einer mittleren

Grösse von 550 nm

32

33 5.3 Gruppeneinteilung

Die Testmolaren wurden anhand der unterschiedlichen Adhäsiv- sowie

Füllungsapplikation in acht Gruppen (n=16) eingeteilt. Jede dieser 8 Testgruppen wird

wiederum in 2 Untergruppen unterteilt:

Untergruppe A = Gruppe ohne Thermocycling (n=8)

Untergruppe B = Gruppe nach Thermocycling (n=8)

Die folgenden Tabellen (Tab. 3-10) geben einen Überblick über die verwendeten

Produkte sowie deren Verarbeitungsweise.

Alle Adhäsivsysteme wurden mittels einer Microbrush in die Kavität eingebracht. Zum

Lichthärten wurde die Polymerisationslampe PolyLux 2 (Kavo, Biberach, D) verwendet.

5.3.1 Testgruppe 1: Filtek™ Silorane ohne H3PO4

Arbeitsschritt Verwendetes Material Anwendung

Säure Entfällt entfällt

Adhäsiv Filtek™ Silorane Primer 15 Sek. einmassieren und

verpusten

Filtek™ Silorane Bond Nach Applikation verblasen

und lichthärten

Komposit Filtek™ Silorane Komposit Schichten nach der

Inkrementtechnik;

Lichthärten jedes

Inkrements

Tab. 3 Arbeitsschritte mit verwendetem Material und Anwendung der ersten

Testgruppe.

Bei der Untergruppe 1 A erfolgte die Verarbeitung gemäß der Tabelle (Tab. 3), bei

Untergruppe 1 B fand anschließend ein Thermocycling statt.

34 5.3.2 Testgruppe 2: Xeno® V



Adhäsiv Xeno® V 20 Sek. einmassieren,

verpusten und lichthärten

Komposit Ceram•X™ Schichten nach der

Inkrementtechnik;

Lichthärten jedes

Inkrements

Tab. 4 Arbeitsschritte mit verwendetem Material und Anwendung der zweiten

Testgruppe.



5.3.3 Testgruppe 3: Filtek™ Silorane mit H3PO4


Säure Phosphorsäure (36%) 30 Sek. am Schmelz und

15 Sek. am Dentin;

Absprayen mit Luft-H2O-

Gemisch

Adhäsiv Filtek™ Silorane Primer 15 Sek. einmassieren und

verpusten

Filtek™ Silorane Bond Nach Applikation verblasen

und lichthärten


Inkrementtechnik;

Lichthärten jedes

Inkrements

Tab. 5 Arbeitsschritte mit verwendetem Material und Anwendung der dritten

Testgruppe.



35 5.3.4 Testgruppe 4: Syntac®



15 Sek. am Dentin;


Gemisch

Adhäsiv Syntac Primer 15 Sek. einmassieren;

verpusten

Syntac Adhesive 10 Sek. einmassieren;

verpusten

Heliobond Nach Applikation verblasen

und lichthärten

Komposit Tetric EvoCeram® Schichten nach der

Inkrementtechnik;

Lichthärten jedes

Inkrements

Tab. 6 Arbeitsschritte mit verwendetem Material und Anwendung der vierten

Testgruppe.



5.3.5 Testgruppe 5: AdheSE® One F VivaPen®



Adhäsiv AdheSE® One F 20 Sek. einmassieren;

verpusten; lichthärten

Komposit Tetric EvoCeram® Schichten nach der

Inkrementtechnik;

Lichthärten jedes

Inkrements

Tab. 7 Arbeitsschritte mit verwendetem Material und Anwendung der fünften

Testgruppe.



36 5.3.6 Testgruppe 6: Saremco


Säure saremco microcid etchant

gel

30 Sek. am Schmelz und

15 Sek. am Dentin;


Gemisch

Adhäsiv cmf Primer 20 Sek. einmassieren;


cmf Bond 20 Sek. einmassieren;


Komposit Els extra low shrinkage

Schichten nach der

Inkrementtechnik;

Lichthärten jedes

Inkrements

Tab. 8 Arbeitsschritte mit verwendetem Material und Anwendung der sechsten

Testgruppe.



5.3.7 Testgruppe 7: FL Bond II



Adhäsiv Fl Bond II Primer 15 Sek. einmassieren;

verpusten

Fl Bond II Bonding Agent applizieren; lichthärten

Komposit Bautifil II Schichten nach der

Inkrementtechnik;

Lichthärten jedes

Inkrements

Tab. 9 Arbeitsschritte mit verwendetem Material und Anwendung der siebten

Testgruppe.



37 5.3.8 Testgruppe 8: Syntac® mit Filtek™ Silorane



15 Sek. am Dentin;


Gemisch

Adhäsiv Syntac Primer 15 Sek. einmassieren;

verpusten

Syntac Adhesive 10 Sek. einmassieren;

verpusten

Heliobond Nach Applikation verblasen

und lichthärten


Inkrementtechnik;

lichthärten jedes

Inkrements

Tab. 10 Arbeitsschritte mit verwendetem Material und Anwendung der achten

Testgruppe.



5.4 Thermocycling

Um die Temperaturschwankungen im Mundmilieu zu simulieren, wurden alle

Untergruppen B nach dem Fertigstellen der approximalen Slotfüllungen einer

thermischen Wechselbelastung unterworfen. Dafür wurden die Testzähne,

gruppenweise geordnet, in wasserdurchlässige Beutel verpackt und durchliefen

anschließend 5000 Zyklen in einem Thermocycler (Willtec V 2.8, Gräfeling, D). Für

jeweils 30 Sekunden wurden die Zähne dabei abwechselnd in ein auf 55°C erhitztes

und in ein gekühltes (5°C) Wasserbad getaucht. Während der Transferzeit vom einen

in das andere Becken (Dauer: 15 Sekunden) konnten die Beutel bei Zimmertemperatur

abtropfen.

38 5.5 Sägen der Teststäbchen

Alle Testmolaren wurden anschließend mit Hilfe einer Säge (Isomet Low Speed Saw,

Fa. Bühler) in Teststäbchen zersägt. Dabei erfolgten die ersten Schnitte in mesio-

distaler Richtung, so dass der Zahn in 1mm dicke Scheiben zersägt wurde (Abb. 2).

Durch anschließendes Sägen in oro-vestibulärer Richtung entstanden Stäbchen, wobei

die eine Seite aus Füllungsmaterial und die andere aus Zahnhartsubstanz bestand

(Abb. 3). Diese Teststäbchen lagerten anschließend für 24 Stunden und bei 37°Celsius

in destilliertem Wasser.

Abb. 2 Darstellung eines Zahnquerschnitts nach dem ersten Sägevorgang.

Abb. 3 Fertiges Teststäbchen.

5.6 Bestimmung der Dentinhaftung nach dem Microtensile-Verfahren

Die Dentinhaftwerte wurden mit Hilfe von einer Universalprüfmaschine (Zwick Roell,

Ulm, D) ermittelt. Zur Vorbereitung wurden die Stäbchen in einer schraubstockartigen

Halterung fixiert. Dabei wurde jedoch nur der aus Zahnhartsubstanz bestehende Teil

des Teststäbchens eingespannt, sodass die Füllungsseite mit Hilfe von Klebewachs

daneben an einer Zugvorrichtung (Traverse) befestigt werden konnte. Zur fehlerfreien

Analyse der Dentinhaftung wurde darauf geachtet, dass die Klebefläche und damit der

Übergang Zahn-Komposit weder mit dem Schraubstock noch mit Klebewachs in

Verbindung war.

39 Die Zugvorrichtung war für den Versuch so eingestellt, dass die Traverse, ausgehend

von der Vorkraft von 0,5 N, mit einer Prüfgeschwindigkeit von 0,5 mm/min nach oben

zog, also parallel zur Klebefläche. Dabei wurde die anliegende Kraft so lange

kontinuierlich erhöht, bis es zum Reißen des Stäbchens an der Stelle des Zahn-

Komposit-Haftverbundes kam. Diese maximale Zugkraft (Einheit: Newton) im Moment

des Reißens wurde direkt von der Software testXpert (Zwick Roell, Ulm, D) registriert

und abgespeichert. Die Normierung des Wertes pro Flächeneinheit (N/mm2 = MPa)

erlaubt im Folgenden eine bessere Vergleichbarkeit der unterschiedlich großen

Stäbchen.

5.7 Statistische Auswertung

Die statistische Analyse der Daten erfolgte mit der Software SPSS für Windows,

Version 14.0 (SPSS Inc., Chicago, IL, USA). Folgende Testverfahren wurden

verwendet:

1. Kolmogorov-Smirnov-Test (KS-Test)

Dieser Test überprüft, ob eine hinreichende Annäherung an die

Normalverteilung vorhanden ist. Der ANOVA-Mittelwertvergleich wurde beim

Auftreten einer Normalverteilung eingesetzt, für nicht normalverteilte Testwerte

wurden „nicht parametrische Tests“ angewandt.

2. Mann-Whitney-U-Test (Mann-Whitney-Test / U-Test)

Hier wird auf der Basis der Rangordnung der Einzelwerte untersucht, ob zwei

unabhängige Stichproben derselben Grundgesamtheit angehören.

3. Korrekturverfahren nach Bonferroni-Holm

Mit Hilfe des Korrekturverfahrens nach Bonferroni-Holm können unabhängige

Stichproben nach dem Signifikanzniveau von α=0,05 untersucht werden.

40 6. Ergebnisse

Die aus den Versuchen gewonnen Daten liefern folgende Ergebnisse:

6.1 Dentinhaftwerte der Testgruppen mit Methacrylat-basiertem Komposit

Die Tabelle (Tab. 11) zeigt die arithmetischen Mittelwerte der Haftkraft (µ-Tensile-

Bond-Strength / µ-TBS) für die Testgruppen, bei denen Methacrylat-basierte

Komposite in Kombination mit verschiedenen Adhäsiven als Füllungsmaterial zum

Einsatz kamen.

Betrachtet man jede Gruppe im Einzelnen, so fällt die Differenz der Dentinhaftwerte

zwischen der jeweiligen Untergruppe A, also ohne Thermocycling, und der

Untergruppe B, nach thermischer Wechselbelastung, auf. Dieser Haftverlust beträgt im

Mittel ca. 8,7 MPa und ist somit für alle Testgruppen statistisch signifikant.

Insgesamt erzielt Testgruppe 6 (Saremco) in der Gruppe der Methacrylat-basierten

Komposite sowohl vor, als auch nach thermischer Belastung mit 39,1 MPa und 29,2

MPa die höchsten Dentinhaftwerte. Demgegenüber liefern Syntac® (Gruppe 4) und der

AdheSE® One F VivaPen® (Gruppe 5) die niedrigsten.

Testgruppe µ-TBS (MPa) der

Untergruppe A

µ-TBS (MPa) der

Untergruppe B

(2) Xeno® V 29,9 21,1

(4) Syntac® 15,9 8,4

(5) AdheSE® One F

VivaPen® 18,1 10,8

(6) Saremco 39,1 29,2

(7) FL Bond II 28,9 19,1

Tab. 11: Dentinhaftwerte der Methacrylat-basierten Komposite.

6.2 Dentinhaftwerte der Testgruppen mit Silorane

Die arithmetischen Mittelwerte der µ-TBSs für alle Testgruppen mit dem Silorane-

Komposit sind in Tabelle 12 (Tab. 12) aufgelistet.

Auch hier sind jeweils die Haftunterschiede zwischen initialer und thermogecyclter

Untergruppe signifikant. Nur bei Gruppe 3 (Filtek™ Silorane mit H3PO4) entsprechen

diese Werte dem gleichen Signifikanzniveau.

Auffällig ist, dass die Gruppen 1 und 3, bei welchen das extra für den neuartigen

Kunststoff entwickelte FiltekTM Silorane System Adhäsiv verwendet wurde, sehr hohe

41 Dentinhaftwerte aufweisen. In Kombination mit Phosphorsäureätzung (Gruppe3)

wurden die Maximalwerte (46,7 MPa und 36,9 MPa) dieser Testreihe erzielt.

Demgegenüber schneidet die Verknüpfung von dem Silorane-Komposit mit einem

herkömmlichen Adhäsiv (Gruppe 8) äußerst schlecht ab.

Testgruppe µ-TBS (MPa) der

Untergruppe A

µ-TBS (MPa) der

Untergruppe B

(1) Filtek™ Silorane ohne

H3PO4 41,2 25,9

(3) Filtek™ Silorane mit

H3PO4 46,7 36,9

(8) Syntac® mit Filtek™

Silorane 6,0 3,4

Tab. 12: Dentinhaftwerte der Silorane.

6.3 Gesamtübersicht zur Messwertverteilung

Die nachfolgende Tabelle (Tab. 13) gibt einen umfassenden Überblick über die

Ergebnisse aller Testgruppen:

Testgruppe Untergr. Mittelwert Std.abw.

1 A 41,2 10,0

B 25,9 8,9

2 A 29,9 13,4

B 21,1 7,6

3 A 46,7 14,9

B 36,9 10,8

4 A 15,9 4,8

B 8,4 10,5

5 A 18,1 6,9

B 10,8 7,6

6 A 39,1 12,0

B 29,2 11,1

7 A 28,9 21,1

B 19,1 5,9

8 A 6,0 5,1

B 3,4 7,1

Tab. 13: Gesamtübersicht zur Messwertverteilung.

42 Dargestellt wird hier neben dem arithmetischen Mittelwert die Standardabweichung

(Std.abw.; ebenfalls in MPa) als Maß für die Streuungsbreite der Werte um ihren

jeweiligen Mittelwert.

Diese Auflistung demonstriert sehr deutlich, dass die Anwendung des innovativen

Kunststoffs Silorane in Kombination mit dem passenden Adhäsiv zu den besten, in

Verbindung mit einem anderen Adhäsivsystem jedoch zu den schlechtesten

Dentinhaftwerten der gesamten Versuchsreihe führt. Die Haftwerte der herkömmlichen,

Methacrylat-basierten Kunststoffe variieren zwar je nach verwendetem Adhäsiv,

repräsentieren aber im Gesamtüberblick das breite Mittelfeld.

43 7. Diskussion

7.1 Diskussion der Methode

7.1.1 Probenherstellung

Zur Versuchsdurchführung wurden 128 extrahierte, menschliche Molaren verwendet.

Der Gebrauch von Zähnen bovinen Ursprungs wäre ebenso möglich, jedoch imitiert die

menschliche Zahnhartsubstanz eher die realen, kliniknahen Bedingungen und eignet

sich daher besser für eine derartige Testreihe [58, 75, 76]. Bis zur Verarbeitung wurden

die Zähne in Formalin, einem wissenschaftlich anerkannten Medium, gelagert [42].

Während manche Autoren dagegen Chloramin-T favorisieren, hielt Aquilino im Jahre

1987 fest, dass die gängigen Lagerungsflüssigkeiten keinen signifikanten Einfluss auf

die Testergebnisse haben [3]. Ebenso spielt der Aufbewahrungszeitraum zwischen

Extraktion und Versuchsbeginn eine untergeordnete Rolle [6, 53]. Um den natürlichen

Verhältnissen im Mund möglichst nahe zu kommen, erfolgte die Zwischenlagerung der

Teststäbchen in einem Wärmeschrank bei 37°C.

Neben Lagerungsmedium und –zeit muss besonders die Beschaffenheit des Dentins

berücksichtigt werden, denn sklerotisch veränderte Areale, bedingt durch äußere

Reize, Karies oder dem Alter, erweisen sich im Rahmen der Adhäsivtechnik als

problematisch und verfälschen die Versuchsergebnisse [62]. Eine Hybridschicht und

Kunststoffzapfen können sich hier nicht vollständig ausbilden und so resultieren

niedrigere Haftwerte. Dukes und Van Meerbeek bestätigten diese These [20, 89]. Um

diese Fehlerquelle zu umgehen, wurden ausschließlich karies- sowie füllungsfreie

Testzähne verwendet. Nachdem es sich dabei weitgehend um retinierte

Weisheitszähne handelte, sind neben größeren Schwankungen bezüglich des

Zahnalters auch übermäßige Vorbelastungen durch exogene Faktoren

auszuschließen.

Im Gegensatz zur makromechanischen Füllungsverankerung kann das

Kavitätendesign bei der Anwendung der Adhäsivtechnik unter maximaler

Substanzschonung präpariert werden. Unterschnittpräparationen, Retentions- oder

Widerstandsformen sind bei adhäsiver Befestigung überflüssig [93]. Für die

vorliegende Arbeit wurden zur besseren Vergleichbarkeit einfach standardisierbare,

approximale Slotkavitäten präpariert. Im klinischen Alltag lässt sich diese ideale

Kavitätendimension bedingt durch die individuelle Kariesausdehnung oder das

Ausmaß der zu ersetzenden Restauration jedoch schwer realisieren.

Bei der Präparation des Dentins werden die von der Pulpa radiär ausstrahlenden

Dentintubuli je nach Verlaufsrichtung unterschiedlich getroffen. Inwieweit dies Einfluss

44 auf die Haftfestigkeit der Adhäsive nimmt, wird in der Literatur kontrovers diskutiert.

Während einige Autoren diese Wechselbeziehungen belegen, attestiert Phrukkanon in

seiner Studie, dass die Orientierung der Tubuli keinerlei Auswirkung auf die

Dentinhaftkraft hat [71]. Zur Vermeidung dieser möglichen Problematik wurden bei der

vorliegenden Testreihe die Proben generell unter der gleichen Vorgehensweise erstellt

und gelten daher als standardisiert und optimal vergleichbar.

Wie bereits beschrieben, entstehen bei der Polymerisation von Kompositfüllungen

Spannungen zwischen dem Zahn einerseits und der Füllung andererseits, wobei

gerade das Adhäsiv als Zwischenschicht stark beansprucht wird. In diesem

Zusammenhang muss der C-Faktor (configuration factor) der gelegten Füllung

berücksichtigt werden. Definitionsgemäß versteht man darunter das Verhältnis von

gebundener zu ungebundener Füllungsfläche [24]. Ein hoher C-Faktor, wie er

beispielweise beim Füllen von Slotversorgungen in einer Portion (Bulk-Technik) auftritt,

provoziert stärkere, interne Spannungen, die ein Abreißen der Füllungen von der

Klebeschicht verursachen kann [60]. Dagegen verringert ein kleinerer C-Faktor diese

Spannungskräfte und beugt somit einem Misserfolg der Adhäsivklebung vor. Das ist

der Grund für die Anwendung der Inkrementtechnik im Rahmen der konservierenden

Zahnrestauration, die auch in dieser Versuchsreihe zur Simulation reeller Konditionen

eingesetzt wurde.

Obwohl eine vollständige Aushärtung durch die Polymerisation der Füllung in

Inkrementen begünstigt wird, müssen zusätzlich die Wellenlänge, die Intensität sowie

die Anwendungsdauer des verwendeten Lichtes berücksichtigt werden [82].

Verschlechterte mechanische und physikalische Eigenschaften sowie eine geringere

chemische Stabilität zählen zu den negativen Folgeerscheinungen bei unzureichender

Polymerisation. Als weiterer, ungünstiger Nebeneffekt, der besonders im klinischen

Alltag zum Tragen kommt, muss mit einer vermehrten Diffusion unvernetzter

Monomermoleküle (Restmonomer) aus der Füllung gerechnet werden, die

toxikologische und allergologische Reaktionen beim Patienten hervorrufen [72]. Um

eine vollständige Polymerisation zu garantieren und somit den Restmonomergehalt zu

minimieren, ist eine ausreichende Belichtungsdauer gemäß Herstellerangaben obligat.

In dieser Arbeit erfolgte die Aushärtung des Komposits mit der Polymerisationslampe

PolyLux 2 (Kavo, Biberach, D) für je 40 Sekunden pro Inkrement in einem für die

Initiatoren kompatiblen Wellenlängenbereich sowie unter ausreichender Lichtintensität.

Zur Ermittlung der Haftkraft im Microtensileversuch werden die präparierten und

gefüllten Zähne in Teststäbchen zersägt. Dieser Vorgang stellt eine zusätzliche

Belastungsprobe für den Zahn-Komposit-Haftverbund dar [1]. Durch das Sägen selbst

45 sowie auch durch die Übertragung von leichten Vibrationen durch das Sägeblatt

können feine, optisch nicht erkennbare Mikrorisse entstehen, die das Ergebnis negativ

beeinflussen.

Wie Sano et al. in einer Veröffentlichung aus dem Jahr 1994 belegen konnte, hat auch

die Größe der zu testenden Klebefläche einen entscheidenden Einfluss auf das

Ergebnis. Durch deren Vergrößerung kommt es infolge der steigenden Anzahl an

Defekten zu einer Abnahme der Haftkraft [78]. Um diese mögliche Fehlerquelle

auszuschließen wurden für die vorliegende Arbeit ausschließlich Stäbchen mit einem

standartisierten Durchmesser von 1mm² verwendet.

Ein weiterer Faktor, der die Haftkraft von Adhäsiven entscheidend beeinflusst, ist der

unterschiedliche thermische Ausdehnungskoeffizient des Füllungsmaterials und der

natürlichen Zahnhartsubstanz. Bei schwankenden Temperaturen, wie nach dem

Genuss von heißen oder kalten Speisen, führen diese Dimensionsänderungen zu einer

erheblichen Stressbelastung der Klebefläche. Je nach Haftkraftstärke des verwendeten

Adhäsivsystems kommt es folglich zu adhäsiven oder kohäsiven Versagen. Um die im

Mund vorkommenden Temperaturschwankungen möglichst naturgetreu zu simulieren,

wurden die Testzähne in diesem Versuchsaufbau einer thermischen

Wechselbelastung ausgesetzt [2].

7.1.2 Testverfahren

Zur Qualitätsanalyse von Adhäsiven in Kombination mit Kompositfüllungen stehen

verschiedene, wissenschaftlich anerkannte Testverfahren zur Verfügung. Da klinisch-

prospektive Studien durch eine lange Versuchslaufzeit bis zum Vorliegen der

endgültigen Resultate limitiert sind, werden mehrheitlich in-vitro-Studien unter Imitation

kliniknaher Rahmenbedingungen angewandt. Diese labortechnischen Testverfahren

werden in zwei Gruppen eingeteilt, die funktionalen Kavitätentests und die

Trennverfahren.

7.1.2.1 Funktionale Kavitätentests

Die Randspaltanalyse ist für die Zahnmedizin der bedeutsamste Versuch aus der

Gruppe der funktionalen Kavitätentests. Die Probenzähne werden hier nach

Kavitätenpräparation und adhäsiver Füllung abgeformt und repliziert, so dass sie

anschließend unter dem Rasterelektronenmikroskop ausgewertet werden können. Zu

betonen ist, dass bei diesem Versuchsverfahren nicht die Bestimmung der Haftkraft

46 der Adhäsivsysteme im Vordergrund steht (wie in dieser Arbeit), sondern vielmehr

durch Überprüfung der Füllungsränder unter dem Mikroskop nach dem Kriterium

„perfekter Rand“ der Prozentsatz des kontinuierlichen Übergangs zwischen Füllung

und Zahn gemessen wird [44]. In Verbindung mit Ermüdungstests wie dem

Thermocycling oder einer Kausimulation kann die natürliche, intraorale Situation

nahezu identisch nachempfunden werden. Hinzu kommt außerdem, dass sich der C-

Faktor (= Verhältnis von gebundener zu ungebundener Kompositoberfläche) der

gelegten Füllungen stark an den klinisch relevanten Kriterien orientiert. Der große

Arbeits- und Materialaufwand ist jedoch die Kehrseite der Randspaltanalyse [38].

7.1.2.2 Trennverfahren

Die Trennverfahren wie der Scher-, Zug-, Ausstoß- und Microtensileversuch

repräsentieren häufig verwendete Methoden zur Evaluation der Haftfähigkeit von

Adhäsiven.

A.Scherversuch

Zur Vorbereitung des Scherversuchs werden die Probenzähne oberflächlich plan

geschliffen und eingeebnet. Nach Applikation des zu untersuchenden Adhäsivsystems

polymerisiert man im nächsten Arbeitsschritt das Füllungsmaterial in Form eines

zylindrischen Körpers auf diese Oberfläche auf, wobei mit Hilfe einer Schablone die

einheitliche Normierung dieser Kompositzylinder sichergestellt wird. Im Anschluss

daran werden die Testzähne in destilliertem Wasser gelagert und wahlweise einer

thermischen Wechselbelastung unterworfen. Das nachfolgende Testverfahren misst

die Kraft, die anzuwenden ist, um den zylindrischen Füllungsprüfkörper in einem

Winkel von 90° von der Zahnoberfläche abzuscheren. Die schnelle und relativ simple

Versuchsdurchführung kann als Vorteil des Scherversuchs angeführt werden. Weil

zahlreiche, bereits durchgeführte Vergleichsstudien zur Gegenüberstellung existieren,

wird außerdem die Einordnung und Bewertung der eigenen Testresultate vereinfacht.

Jedoch weist dieser in-vitro-Versuch auch einige Nachteile auf: Neben dem niedrigen

C-Faktor, der zum Aufbau ungünstiger Spannungsverhältnisse führt, wird die

Polymerisationsschrumpfung des Komposits nicht beachtet. Darüber hinaus entstehen

beim Abscheren Kerbspannungen und ab einer Kraft von 15 MPa Dentinausrisse.

Nachdem pro Testzahn maximal zwei Kompositprüfkörper aufpolymerisiert werden

können und eine Ermittlung der Haftkraft am kariösen Dentin kaum durchführbar ist,

erfordert dieser Versuch eine aufwändige Materialbeschaffung und kann bei

47 Missachtung von sklerotisch veränderten Dentinarealen verfälschte Ergebnisse liefern

[38].

B. Zugversuch

Die Vorbereitung der Testzähne für den Zugversuch entspricht der des Scherversuchs.

Die Haftkraft des zu untersuchenden Adhäsivs wird hier jedoch durch die Kraft

bestimmt, die aufgewendet werden muss, um den Prüfkörper senkrecht von der planen

Oberfläche abzuziehen. Die Vor- und Nachteile des Zugversuchs sind mit denen des

Scherversuchs vergleichbar [38].

C. Ausstoßversuch

Ein weiteres Trennverfahren zur Bestimmung der Adhäsivhaftkraft ist der von Richard

H. Roydhouse im Jahre 1970 beschriebene Ausstoßversuch [77]. Dazu wird aus der

Zahnkrone der Testzähne eine Schmelz-Dentinscheibe herausgesägt, in die man

zentral eine konische, genormte Kavität präpariert. Diese wird nach Vorbehandlung mit

den entsprechenden Adhäsiven mit Kompositmaterialien restauriert und anschließend

in destilliertem Wasser gelagert. Auch hier besteht die Möglichkeit die Prüfkörper

zusätzlich einer Temperaturwechsellast zu unterwerfen. Die Kraft, die senkrecht zur

Zahnscheibe ansetzt und zum Ausstoßen der Füllung aufgewendet werden muss, wird

dann beim eigentlichen Versuch gemessen. Besonders vorteilhaft an diesem

Versuchsaufbau ist der kliniknahe C-Faktor der Füllung, der ungünstigen, internen

Materialspannungen vorbeugt. Desweiteren wird hier die Polymerisationsschrumpfung

des Kunststoffs berücksichtigt. Dentinausrisse sind beim Ausstoßversuch

auszuschließen. Die zusätzliche Option eine Randspaltanalyse oder einen

Ermüdungsversuch durchführen zu können, verschafft dem Testverfahren ein größeres

Mess- sowie Beurteilungsspektrum, so dass dies ebenfalls positiv vermerkt werden

kann. Jedoch erfordert der Ausstoßversuch einen enormen Arbeits- sowie

Materialaufwand und setzt entsprechende Fachkenntnisse voraus. Auch hier ist eine

Bestimmung der Haftkraft am kariösen Dentin nicht möglich [38].

D. Microtensile-Verfahren

Nachdem die Durchführung des Microtensile-Versuchs bereits in Abschnitt 5.6 dieser

Arbeit erläutert wurde, sollen im Folgenden lediglich die Vor- und Nachteile diskutiert

werden: Der Test erweist sich als besonders materialeinsparend, denn aus einem

einzelnen Zahn können bis zu 40 Prüfstäbchen mit Klebeflächen der Dimension 1x1

mm2 gewonnen werden. Zudem erlauben die zahlreichen, kleinen Proben eine

Beurteilung der Zuverlässigkeit dieses Testsystems. Ebenfalls ist eine Evaluation

regional unterschiedlicher Haftwerte möglich. Demgegenüber ist besonders der exakte

48 Sägevorgang anspruchsvoll und setzt fachkundliche Erfahrungen voraus. Als weiterer

Nachteil erweist sich der Umgang mit den Teststäbchen als äußerst sensitiv, weil sie

zum einen sehr bruchanfällig sind und zum anderen eine erhöhte Austrocknungsgefahr

bei unsachgemäßer Lagerung besteht [1]. Adhäsive mit Haftwerten unter 5 MPa

versagen meist schon bei der Probenherstellung und machen somit den anschließend

geplanten Zugversuch unmöglich [38]. Wie schon in Abschnitt 5.6 angedeutet, ist auf

die korrekte Fixierung der Teststäbchen in der vorgesehenen Halterung zu achten, um

die Testresultate nicht zu verfälschen.

7.2 Diskussion der Ergebnisse

In der vorliegenden Studie wurden zwei Komposite mit unterschiedlichen

Polymerisationskonzepten unter Verwendung von Dentinadhäsiven mit verschiedenen

Adhäsionsstrategien getestet.

Im direkten Vergleich der beiden Kompositklassen konnte das innovative Filtek™

Silorane durchaus überzeugen, vorausgesetzt das zugehörige Adhäsiv wurde

verwendet. Somit hält die Firma 3M ESPE vermutlich ihr Versprechen, einen Kunststoff

mit minimaler Polymerisationsschrumpfung kreiert zu haben. Es liegt nahe, dass die

neuartigen, ringöffnenden und damit zunächst volumenvergrößernden Monomere dafür

verantwortlich sind, der anschließenden Polymerisationsschrumpfung derart stark

entgegenzuwirken so, dass dies einen positiven Effekt auf den Dentin-Komposit-

Haftverbund hat. Die Versuchsergebnisse der vorliegenden Studie sowie auch bereits

durchgeführte Studien von Ilie et al.,Weinmann et al. und Lien et al. bekräftigen diese

These [40, 47, 97]. Im Gegensatz dazu fiel die Dentinhaftkraft aller hier verwendeten,

Methacrylat-basierten Komposite geringerer aus. Bedingt durch die Annäherung der

Moleküle im Polymer ohne vorherige Expansion und der damit verbundenen, größeren

Volumenkontraktion kann das traditionelle Polymerisationskonzept dem Fortschritt der

Siloranekomposite nicht Stand halten.

Laut einer Studie von Van Ende et al. wird die µ-TBS jedoch eher durch Faktoren wie

dem Kavitätendesign oder der Fülltechnik, als durch den Polymerisationsablauf des

Kunststoffs selbst beeinflusst. Denn hier konnte gezeigt werden, dass beim Füllen von

flachen Kavitäten nach der Bulk-Technik die Dentinhaftkraftwerte des

Siloranekunststoffs enorm abfallen und somit dem modifizierten,

volumenvergrößernden Aushärtungsvorgang keine Bedeutung mehr zukommt [87].

Auffällig ist desweiteren, dass das neuartige, ringöffnende Komposit Silorane in

Kombination mit dem speziell dafür konzipierten Silorane System Adhäsiv die besten,

49 dem gegenüber aber das gleiche Produkt unter Anwendung eines herkömmlichen

Adhäsivs die schlechtesten Dentinhaftwerte lieferte. Als mögliche Ursache dafür wird

die ausgeprägtere, hydrophobe Eigenschaft des Filtek™ Silorane angesehen. Die

Überbrückung zum hydrophilen Dentin wird folglich nur durch ein passendes

Adhäsivsystem gewährleistet, welches ein spezielles, hydrophobes Bond enthält, das

den erwünschten dauerhaften Zahn-Komposit-Verbund ermöglicht. Eine von Mine

durchgeführte Studie aus dem Jahr 2010 kommt ebenfalls zu diesem Ergebnis [52].

Die Tatsache wird auch durch das schlechte Abschneiden des Siloranekunststoffs in

Verbindung mit dem herkömmlichen, praxisbewährten Adhäsiv Syntac® belegt.

Obwohl das Etch-and-rinse-Präparat ebenfalls ein separates Bonding Agent enthält

und zahlreiche Studien diesem Produkt hervorragende Haftwerte attestieren, konnte es

als Basis für den Kunststoff Silorane in dieser Testreihe nicht überzeugen.

Zur genaueren Beurteilung des Adhäsivpräparats findet sich in der Literatur eine

Untersuchung von Navarra et al., in welcher er das Silorane System Adhäsiv einem

etablierten 2-Schritt-Self-Etch Produkt (Clearfil SE Bond) gegenüberstellte: hier konnte

sich das innovative Produkt bedingt durch eine hohe Konversionsrate und dem damit

garantierten, stabilen Haftverbund durchsetzen [59]. In wieweit sich dieses System

jedoch auch in Langzeiterfolgen behaupten kann, bleibt abzuwarten.

Wie bereits dargestellt, wurden durch die zusätzliche Konditionierung der Kavität mit

Phosphorsäure vor der Applikation des Silorane System Adhäsiv und dem

Siloranekomposit die maximalsten Dentinhaftwerte dieser Testreihe erreicht.

Verantwortlich dafür ist zum einen die stärkere Demineralisationskraft der H3PO4.

Während bei der alleinigen Anwendung des Self-etch-Präparates das Dentin durch die

sauren Monomermischungen im Primer lediglich oberflächlich dekalzifiziert wird, löst

die Phosphorsäure auch tieferliegende, anorganische Bestandteile heraus [11]. In der

Fachliteratur findet man für dieses mikroretentives Ätzmuster Werte von 5 µm. Daraus

resultiert ein besseres Interaktionsmuster in Form einer ausgeprägten Hybridschicht

sowie Kunststofftags, was sich in den höheren Haftwerten wiederspiegelt. Eine andere

Ursache für das bessere Abschneiden der Etch-and-rinse-Technik liegt in dem

Umgang mit der Schmierschicht. Diese wird bei allen Etch-and-rinse-Adhäsiven

zusammen mit der Phosphorsäure nach dem Ätzvorgang komplett aus dem System

entfernt [35]. Anders verhält es sich bei den Self-Etch-Präparaten: Nachdem hier der

Primer für die simultane Demineralisation von Schmelz und Dentin zuständig ist und

dieser lediglich verblasen wird, verbleibt die Schmierschicht in modifizierter Form in der

Kavität und wird so automatisch in den Haftverbund mit integriert [7, 83, 93].

Zusammengesetzt aus Bakterien und Zellresten und folglich instabil, kann die smear

layer den adhäsiven Klebeverbund negativ beeinflussen.

50 Besonders hervorzuheben sind im diesen Zusammenhang auch die Ergebnisse des

Thermocyclings: Während bei allen anderen Testgruppen eine signifikante Abnahme

der Haftkraft festzustellen war, fiel der Unterschied in Gruppe 3 äußerst geringfügig

aus. Selbst unter starken Temperaturschwankungen bewährte sich das neuartige

Kompositsystem in Kombination mit vorheriger Konditionierung und behielt den

Spitzenplatz bei. Die minimale Differenz der Haftkraftwerte vor und nach der

thermischen Wechsellast wies keine Signifikanz auf.

Um die Ergebnisse des Thermocyclings konkreter auswerten zu können, wäre jedoch

eine zusätzliche Beurteilung der Füllungsränder im Rahmen einer Randspaltanalyse

angebracht: Eine in-vivo Studie von Schmidt et al. hat sich mit der Frage beschäftigt, in

wieweit sich die geringere Polymerisationsschrumpfung von FiltekTM Silorane

verglichen mit einem Methacrylat-basierten Kunststoff (CeramXTM) auf die marginale

Adaptation auswirkt. Die Hypothese, dass die Anwendung des ringöffnenden

Komposits einen positiven Effekt auf das Randspaltverhalten hat, konnte nicht bestätigt

werden. Wie schon bei der oben erwähnten Arbeit von Van Ende begründen die

Autoren auch hier ihre Ergebnisse mit der untergeordneten Bedeutung des

volumenreduzierten Polymerisationsablaufs. Faktoren wie die Erfahrung des

Behandlers, die Art der verwendeten Polymerisationslampe oder Politur spielen für die

marginale Adaptation eine wesentlich wichtigere Rolle [80].

Die Testergebnisse bei der Verwendung der herkömmlichen, Methacrylat-basierten

Kunststoffe variieren je nach verwendetem Adhäsiv. Obwohl in dieser Versuchsreihe

nicht die Analyse der verschiedenen Adhäsivklassen im Fokus steht, soll im Folgenden

kurz darauf eingegangen werden:

Methacrylat-basierte Kompositfüllungen wurden in Kombination mit einem 4-Schritt-

Etch-and-Rinse (Syntac®), einem 3-Schritt-Etch-and-rinse (Saremco), einem 2-Schritt-

Self-Etch (FL Bond II) sowie zwei All-in-One Adhäsiven (Xeno® V und AdheSE® One

F VivaPen®) gelegt. Systeme, wie Saremco, mit einem separaten

Konditionierungsschritt vor dem Auftragen des eigentlichen Adhäsivs dominieren nach

wie vor mit höheren Dentinhaftwerten im Vergleich zu den anderen Klassen. Zwar wird

der Behandlungsablauf der Etch-and-rinse-Produkte als äußerst aufwändig kritisiert,

doch genau diese Tatsache ist verantwortlich für das hervorragende Abschneiden

dieser Gruppe [17, 29]. Die einzelnen Lösungen werden nacheinander appliziert und

können so, ohne sich gegenseitig zu beeinflussen, ihre vollständige Wirkung entfalten.

Außerdem wird hier die wet-bonding Problematik umgangen, weil alle

Mehrflaschenadhäsive genügend Wasser enthalten, um das kollabierte

Kollagennetzwerk wiederaufzurichten. In Folge dessen können unter korrekter

51 Verarbeitung dieser Adhäsivklasse die maximalsten Haftwerte erzielt werden.

Frankenberger attestierte dies bereits in zahlreichen Untersuchungen [27]. Nur die

Resultate des Mehrflaschenadhäsivs Syntac® konnten in der durchgeführten Studie

nicht überzeugen. Nachdem sich dieses Präparat jedoch bereits in zahlreichen

Untersuchungen bewährt hat, ist das schlechte Abschneiden mit

Chargenschwankungen zu erklären.

Desweiteren sind Präparate mit einem separaten, hydrophoben Bonding Agent den All-

in-one-Fläschchen überlegen, denn dieses garantiert dem System eine suffiziente

Dentinhaftung und beugt somit postoperativen Hypersensitivitäten vor [30]. FL Bond II

repräsentiert in der vorliegenden Arbeit einen Vertreter dieser 2-Schritt-Self-Etch-

Adhäsive mit zufriedenstellenden Ergebnissen.

Die Effizienz der All-in-one-Adhäsive ist nach wie vor kritisch zu betrachten. Durch die

Zusammenfassung aller Komponenten in einer Flasche weist das Präparat selbst nach

Polymerisation noch eine solche Hydrophilie auf, dass es für Flüssigkeiten permeabel

ist [86]. Die Gefahr eines klinischen Misserfolgs wegen postoperativer Beschwerden

scheint vorprogrammiert. Dementsprechend erhält man als Resultat niedrigere

Haftwerte.

52 8. Schlussfolgerung:

Die Resultate der vorliegenden in-vitro-Studie lassen sich wie folgt zusammenfassen:

1. Im Rahmen der Anwendung von Kompositen als plastisches Füllungsmaterial

spielt die Auswahl des passenden Adhäsivsystems nach wie vor eine

entscheidende Rolle. Anhand der unterschiedlichen Messwerte für die

regionale Dentinhaftung je nach verwendetem Adhäsiv konnte eindeutig belegt

werden, dass Mehrflaschenadhäsive bzw. Systeme mit separatem Bonding

Agent den Einfläschchenpräparaten überlegen sind. Auch wenn Dentalfirmen

die Zahnärzte mit scheinbaren Vorteilen wie Zeitersparnis oder verkürzten

Applikationsschritten locken, sollten zur Vorbeugung von postoperativen

Hypersensitivitäten den herkömmlichen, praxisbewährten Präparaten der

Vorzug gegeben werden. Gerade am Beispiel des neuartigen Komposits

Silorane kann die Bedeutung bei der Auswahl des richtigen Adhäsivs

veranschaulicht werden: das Komposit erzielte mit dem dazugehörigen Adhäsiv

die maximalsten Dentinhaftwerte dieser Testreihe. Dagegen lieferte der gleiche

Kunststoff in Kombination mit einem x-beliebigen Adhäsivpräparat die

schlechtesten Ergebnisse.

2. Im Hinblick auf die zwei verschiedenen, getesteten Kompositklassen bleibt

festzuhalten, dass sowohl mit dem herkömmlichen, metacrylatbasierten

Kunststoff sowie auch mit dem neuartigen, ringöffnenden Silorane

zufriedenstellende Haftwerte erreicht werden können. Die Strategie der Firma

3M ESPE mit ihrer innovativen, ringöffnenden Komposittechnik beschreitet

einen neuen Lösungsweg zur Reduktion der Polymerisationsschrumpfung und

gibt somit Anlass zur Hoffnung, dass die Kunststoffweiterentwicklung und

Optimierung noch lange nicht abgeschlossen ist. Inwieweit Silorane im

Praxisalltag angenommen wird und wie die Langzeiterfolge des Produktes

ausfallen, bleibt jedoch noch abzuwarten.

53 9. Literaturverzeichnis

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63 10. Abkürzungsverzeichnis

µ-TBS micro-tensile-bond-strength

BisEMA Bisphenol-A-Ethylen-Methacrylat

Bis-GMA Bisphenol-A-Diglycidyl-Methacrylat

C-Faktor configuration factor

EDTA Ethylendiamintetraessigsäure

EGDMA Ethylenglykol-dimethacrylat

H3PO4 Phosphorsäure

HEMA Hydroxyethylmetacrylat

Si-OH Siliziumhydroxid

S-PRG Surface Pre-Reacted Glass-Ionomer

Std.abw Standardabweichung

TEGDMA Triethylenglycol-dimetacrylat

UDMA Urethandimethacrylat

Untergr. Untergruppe

64 11. Danksagung

In erster Linie möchte ich mich herzlichst bei meinem Doktorvater Herrn Prof. Dr.

Frankenberger bedanken. Nicht nur durch die Überlassung des interessanten

Dissertationsthemas, sondern auch durch seine freundliche und unterstützende

Betreuung war er mir eine stetige Hilfe bei der Entstehung dieser Arbeit.

Auch Herrn Prof. Dr. Petschelt danke ich sehr für die Möglichkeit, die Räumlichkeiten

und Arbeitshilfen der Erlanger Zahnklinik nutzen zu dürfen, die für die Erstellung der

Arbeit nötig waren.

Zuletzt möchte ich noch meiner Familie, vor allem meiner geliebten Mama danken, die

mich mit ihrer geduldigen Art und liebevollen Verpflegung während der Erstellung der

Arbeit tatkräftig unterstützt hat.

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Regionale Dentinhaftung von Kompositrestaurationen mit ... · Dreischichtung (Prädentin, zirkumpulpales Dentin und Manteldentin). Im Bereich der Zahnkrone wird es vom Schmelz, im