Einfluss der Etch-and-Rinse-Technik auf Adper Easy Bond

Aus der Zahnklinik 1 - Zahnerhaltung und Parodontologie
Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
Direktor: Professor Dr. A. Petschelt
Einfluss der Etch-and-Rinse-Technik
auf Adper Easy Bond
Inaugural-Dissertation
Zur Erlangung der Doktorwürde
der Medizinischen Fakultät
der Friedrich-Alexander-Universität
Erlangen- Nürnberg
vorgelegt von
Thorsten Kunstmann
aus Nürnberg
Gedruckt mit Erlaubnis der
Medizinischen Fakultät der Friedrich-Alexander-Universität
Erlangen-Nürnberg
Dekan:
Prof. Dr. med. Dr. h.c. Jürgen Schüttler
Referent:
Prof. Dr. R. Frankenberger
Korreferent:
Prof. Dr. A. Petschelt
Tag der mündlichen Prüfung:
29.06.2011
III
Inhaltsverzeichnis
1
Zusammenfassung
1
1.1.
1.2.
1.3.
1.4.
Hintergrund und Ziele
Material und Methode
Ergebnisse
Klinische Relevanz
1
1
2
2
1
Summary
3
1.1.
1.2.
1.3.
1.4.
Background and aim of this study
Material and methods
Results
Clinical Relevance
3
3
4
4
2
Einleitung
5
3
Literaturübersicht
7
3.1.
Geschichtliche Entwicklung dentaler Kunststoffe
3.1.1. Acrylate
3.1.2. Epoxide und Bis-GMA
3.1.3. Intraorale Härtung von Kunstoffen
3.1.4. Weiterentwicklung der Füllstoffe
3.1.5. Ringöffnende Systeme
Einteilung der zahnfarbenen Füllungsmaterialien
3.2.1. Glasionomerzemente
3.2.2. Kompomere
3.2.3. Komposite
3.2.4. Ormocere
Herstellen des Schmelz-Kunststoff-Verbundes
3.3.1. Aufbau des Schmelzes
3.3.2. Konditionierung des Schmelzes
Herstellen des Dentin-Kunststoff-Verbundes
3.4.1. Aufbau des Dentins
3.4.2. Der Smear-Layer und Auswirkungen auf die Konditionierung
Entwicklung und Einteilung der Dentinbondingsysteme
3.5.1. “Erste Generation”
3.5.2. “Zweite Generation”
3.5.3. “Dritte Generation”
3.5.4. “Vierte Generation”
3.5.5. “Fünfte Generation”
3.5.6. Neue Systeme
Moderne Einteilung der Dentinbondingsysteme
3.6.1 Anforderungen an Dentinadhäsive
3.6.2. Selective-Etch-Adhäsive
3.6.3. Etch-and-Rinse-Adhäsive
3.6.4. Self-Etch-Adhäsive
7
7
7
8
8
10
11
11
12
13
14
14
15
15
16
16
17
17
18
19
20
21
21
22
23
23
24
25
26
3.2.
3.3.
3.4.
3.5.
3.6.
IV
4
Problemstellung
28
5
Material und Methode
29
5.1.
5.2.
5.3.
5.4.
5.5.
5.6.
Übersicht der verwendeten Materialien
Vorbereitung der Probenzähne
Anwendung der Bondingsysteme
Legen und Ausarbeitung der plastisch eingebrachten Kompositfüllungen
Replikaherstellung zur Beurteilung des Komposit-Dentin-Verbundes
Thermo-mechanische Dauerbelastung der Probenzähne
5.6.1. Mechanische Dauerbelastung im Erlanger Kausimulator
5.6.2. Thermische Dauerbelastung
Bildgebende Analyse zur Beurteilung des Komposit-Dentin-Verbundes
5.7.1. Vorbereitung der Replikas
5.7.2. Rasterelektronenmikroskopische Bildgebung
29
29
30
31
32
33
33
35
35
35
36
6
Ergebnisse
37
6.1
6.2.
Anmerkungen
Auswertung
37
37
7
Diskussion
46
7.1.
7.4.
Diskussion der Studie
7.1.1. Material und Methode
7.1.2. Angewendete Adhäsivtechnik
Interpretation der Studie
7.2.1. Vorbemerkungen
7.2.2. Diskussion der Ergebnisse
Vergleich mit ähnlichen Untersuchungen
7.3.1. Ergebnisse anderer Autoren
7.3.2. Vergleich der Literatur mit den Ergebnissen dieser Studie
Fazit
46
46
47
48
48
49
50
50
51
52
8
Literatur
54
9
Abkürzungsverzeichnis
64
10
Abbildungsverzeichnis
65
11
Danksagung
66
5.7.
7.2.
7.3.
1
1
Zusammenfassung
1.1.
Hintergrund und Ziele
Eines der Hauptprobleme moderner Füllungstherapie ist heute immer noch die Randspaltbildung, welche aus einer zu schwachen Adhäsion zwischen adhäsiver
Restauration und den Zahnhartsubstanzen resultiert. Besonders im Bereich des
Dentin-Komposit-Verbundes ist dieses Problem zu beobachten. Wohingegen die
mikromechanische Verankerung von Kunststoffen an geätzten Schmelzoberflächen
seit vielen Jahren klinisch akzeptable Ergebnisse liefert.
Ziel der vorliegenden Studie war es die Auswirkungen der Etch-and-Rinse-Technik
auf die Randqualität von Kompositfüllungen bei Anwendung des selbstätzenden
Bondingsystems Adper Easy Bond zu untersuchen.
1.2.
Material und Methode
An 64 extrahierten menschlichen Molaren wurden tiefe Klasse-II-Kavitäten
präpariert, deren approximale Begrenzung unterhalb der Schmelz-Zement-Grenze
lag. Diese wurden in acht Gruppen aufgeteilt, jeweils mit 8 Zähnen pro Gruppe, und
mittels verschiedener Bonding-Techniken mit Kompositfüllungen versehen. Dabei
wurde in allen Gruppen das Self-etch-Adhäsive-System Adper Easy Bond
verwendet. Zusätzlich wurde vorher in 2 Gruppen nur der Schmelz unterschiedlich
lange selektiv mit Phosphorsäuregel geätzt. In 3 Gruppen wurden vorher sowohl
Schmelz als auch Dentin geätzt, wobei hier das Dentin kürzer als der Schmelz mit
Säure in Kontakt kam. Die Etch-and-rinse-Technik kam bei den letzten beiden
Gruppen jeweils unterschiedlich lange zum Einsatz, bevor auch diese mit Adper
Easy Bond behandelt und mit einem modellierbaren Komposit gefüllt wurden. Die
Kontrollgruppe wurde vor dem Füllen nur mit Adper Easy Bond behandelt.
Jeweils vor und nach einer thermo-mechanischen Dauerbelastung wurden Replikas
aller Probenzähne für die Randspaltanalyse hergestellt. Die Beurteilung der
Randspaltqualität im dentinbegrenzten Bereich erfolgte durch die quantitative und
qualitative Auswertung rasterelektronenmikroskopischer Aufnahmen.
2
1.3.
Ergebnisse
Es zeigte sich, dass die Gruppen mit einer Ätzung des Dentins für 10 bis 15
Sekunden im Vergleich zu allen anderen Gruppen mit Dentinätzung eine deutlich
geringere Randspaltdichte im dentinbegrenzten Füllungsbereich aufwiesen. Diese
Gruppen mit einer Dentinätzung für 10 bis 15 Sekunden lieferten die
besten
Ergebnisse bzgl. der Randschlussqualität. Die schlechtesten Ergebnisse in diesem
Bereich ergaben sich bei einer Dentinätzung für 30 Sekunden (Mann-Whitney-UTest: p < 0,05), da in dieser Gruppe die höchste Randspaltdichte im Übergangsbereich der Füllung zum Dentin vorlag.
Alle
Gruppen
mit
Schmelzätzung
wiesen
im
Schmelzbereich
geringe
Randspaltdichten auf während bei der Vergleichsgruppe „Anwendung nach
Gebrauchsanweisung rein self-etch“ ohne Schmelzätzung deutlich mehr Randspalten
zum Schmelz sowohl vor als auch nach TMB gefunden wurden (Mann-Whitney-UTest: p < 0,05).
1.4.
Klinische Relevanz
Die Untersuchung zeigte, dass die Anwendung der Etch-and-Rinse-Technik für 15
Sekunden, anders als bei bekannten Zwei-Schritt-Self-Etch-Adhäsiven, bei Einsatz
von Adper Easy Bond die Randspaltqualität der Füllung zum Schmelz verbessert und
auch auf den Haftverbund zum Dentin einen neutralen bis positiven Einfluss hat. Die
besseren Ergebnisse rechtfertigen den zusätzlichen Zeitaufwand zumal dieser exakt
dem Aufwand bei der selektiven Schmelzätzung entspricht.
3
1
Summary
1.1.
Background and aim of this study
One of the main problems of modern filling therapy is still the marginal gap
formation, which results from a too weak adhesion between composite restorations
and the hard tissues of the tooth. Particularly this problem is observed in the area of
the dentine-composite-compound, whereas the micromechanical anchorage of
composites to etched enamel surfaces has been provided clinical acceptable results
for many years.
The aim of this study was to evaluate the effects of the etch-and-rinse technique to
the marginal quality of resin composite restorations using the one-step-self-etch
bonding system Adper Easy Bond.
1.2.
Material and methods
64 extracted human third molars received class II box cavities, the proximal floor of
each was below the cementoenamel-junction. After dividing them in 8 groups, each
with 8 teeth, they were filled by means of resin composite using different bonding
techniques. Adper Easy Bond was used in all groups. Beforehand in 2 groups only
enamel was additionally selective etched with phosphoric acid gel for different
periods of time. In 3 groups both, enamel and dentin, were etched. However the
dentin was etched for a shorter period than the enamel. The etch-and-rinse technique
was used at the last 2 groups for different periods of time before they were also
treated with Adper Easy Bond and were filled with means of a platic composite. The
control group was only treated with Adper Easy Bond before being filled.
Before and after thermomechanical loading (TML) replicas of all teeth were
manufactured for the evaluation of the marginal gap formation. The marginal quality
in the dentin restricted area was analyzed using a scanning electron microscope.
4
1.3.
Results
It transpired that the groups with a dentin etching for 10 to 15 seconds compared to
all other dentin-etched groups showed a significantly lower amount of marginal gaps
within the dentin restricted area of the composite restoration. These groups with a
dentin etching for 10 to 15 seconds showed the best results in dentin margin quality.
The group with dentin etching for 30 seconds produced the worst results (MannWhitney U test: p < 0.05) because the highest amount of gap within the dentin
restricted area of the composite restoration was found in this group.
In all groups with 15 seconds enamel etch only a few marginal gaps were found
while the group “application as per manufacturer’s instructions only self-etch"
without enamel etching showed clearly more marginal gaps in the enamel area before
and after TML (Mann-Whitney U test: p < 0.05).
1.4.
Clinical Relevance
The study showed that the use of the Etch-and-Rinse technique for 15 seconds in
combination with Adper Easy Bond, in opposition to well-known two-step-self-etch
adhesives, improved the marginal gap quality of composite restorations to enamel
and has also a neutral to positive effect on the adhesion interface to dentin. The better
results justify the additional expenditure of time and this corresponds especially to
the expenditure needed for a selective enamel etching.
5
2
Einleitung
Viele Jahre lang war Amalgam das Füllungsmaterial der Wahl. Es war relativ einfach
anzuwenden und stellte eine gute Versorgung der von BLACK postulierten
Präparationen [6] für Füllungen dar. Doch seit einiger Zeit ist Amalgam auf dem
Rückgang. Gründe hierfür sind die wissenschaftlich zweifelhafte Verurteilung des
Werkstoffs durch Medien und Forscher, die viele Patienten verunsichert hat, sowie
das stetig steigende ästhetische Bewusstsein der Patienten, die immer mehr zu
zahnfarbenen Füllungen tendieren. Außerdem war eine defektorientiere minimal
invasive und damit substanzschonende Präparation kariöser Bereiche [61,92] durch
die klebende Verankerung der Füllungsmaterialien möglich. Die von BLACK
beschriebenen Präparationsprinzipien für eine makromechanische Verankerung
wurden somit nicht mehr benötigt [47,121].
Doch mit der Einführung von Kompositen kamen neue Probleme auf, da die
Materialien hohe Polymerisationsschrumpfungen und nur bedingte Adhäsion speziell
zum Dentin aufwiesen, die zur Randspaltbildung zwischen Füllung und
Zahnhartsubstanz und damit zu Sekundärkaries oder zum Verlust der Füllung
führten.
Durch spezielle Schichttechniken beim Legen der Füllung [30,38], die Entwicklung
neuer Polymerisationslampen mit bestimmten Polymerisationszeiten und Intensitäten
sowie durch Verbesserung und Weiterentwicklung der Füllungsmaterialien,
insbesondere der Komposite, versucht man bis heute der Schrumpfung beim
Polymerisieren entgegen zu wirken.
Bereits seit den 1970er Jahren wird der Verbund der Kunststoffe zum Schmelz als
unproblematisch erachtet, da durch vorheriges Ätzen mit Phosphorsäure eine gute
Adhäsion an den Schmelz erzielt werden kann [21,23,24,30,34,38,49,93]. Um die
deutlich schwierigere Bindung ans Dentin zu ermöglichen wurden sogenannte
Dentin-Bonding-Agents entwickelt. Ziel dieser Systeme ist eine Konditionierung der
relativ
polaren,
wasserhaltigen
Dentinoberfläche
hin
zu
einer
unpolaren
Kunststoffschicht, an welche dann die Füllungsmaterialien binden können.
Trotz mittlerweile einiger „Generationen“ an Bondingsystemen bleibt die adhäsive
Bindung ans Dentin ein schwieriges und techniksensitives Unterfangen [43,49,119].
6
Da man bis heute versucht die Bondingsysteme und ihre Anwendung zu
perfektionieren, stellt sich die Frage ob man durch vorheriges Anätzen der
Zahnhartsubstanzen die Randspaltbildung verringern und damit die Wirkung von
Adper Easy Bond verbessern kann.
Um dieser Frage nachzugehen wurde in dieser Studie getestet welche Auswirkungen
die Etch-and-Rinse-Technik in Kombination mit Adper Easy Bond von 3M ESPE,
einem selbstätzenden Ein-Schritt-Self-Etch-Adhäsiv, auf die Randspaltbildung von
zweiflächigen Kompositfüllungen hat.
7
3
Literaturübersicht
3.1.
Geschichtliche Entwicklung dentaler Kunststoffe
3.1.1. Acrylate
1931 gewann Otto RÖHM durch die Polymerisation von Methylmethaycrylat (Abk.
MMA), welches durch Veresterung von Methacrylsäure mit Methanol entstand, das
Polymethylmethacrylat (Abk. PMMA). Dieses polymerisierte 1936 Gottfried ROTH
im gemahlenen Zustand mit MMA-Monomer unter Druck und Hitze [29], wodurch
die bei der Polymerisation auftretende Schrumpfung deutlich verringert werden
konnte. Noch heute kommt der darauf basierende Kunststoff Paladon in der
Zahntechnik zum Einsatz.
Durch die Entwicklung von Redox-Initiator-Systemen zur Polymerisation von
Methacrylatmonomeren bei Raumtemperatur [20] fanden ab Anfang der 1940er
Jahre PMMA-Kunststoffe Anwendung als direkte Füllungsmaterialien.
Probleme entstanden aber durch die Pulpentoxizität und die hohe Polymerisationsschrumpfung
der
Materialien,
welche
unteranderem
zu
Sekundärkaries
führte [81,104].
3.1.2. Epoxide und Bis-GMA
Das von Richard BOWEN 1956 vorgestellte erste dentale Komposit brachte
diesbezüglich eine Verbesserung. Es bestand aus Epoxidkunststoff, der bei
Raumtemperatur eine vergleichsweise geringe Schrumpfung aufweist. Die
Füllkörper waren Quarzglas und Keramikpartikel [7].
Das Hauptproblem bestand hierbei jedoch in der sehr langen Aushärtungszeit der
epoxidbasierten Füllungsmaterialien.
Als BOWEN 1962 Bisphenol-Glycidylmethacrylat (Abk. Bis-GMA) zum Patent
anmeldete [8] verdrängten Füllungsmaterialien auf Basis von Bis-GMA in kürzester
Zeit sämtlichen bis dahin verwendeten Acrylatkunststoffe [81].
Bis-GMA besitzt gegenüber MMA eine geringe Polymerisationsschrumpfung, härtet
schneller aus, und bildet härtere Polymerisate [94]. Durch die hohe Viskosität muss
8
es jedoch mit niedrigviskösen Dimethacrylaten, wie z.B. Tetraethylenglykoldiemethacrylat (Abk. TEGDMA) oder Urethandimethacrylat (Abk. UDMA) versetzt
werden um als Matrixkunstoff verwendet werden zu können.
3.1.3. Intraorale Härtung von Kunstoffen
Ein großes Problem für den Anwender stellte das Aushärten der Kunststoffe dar. Das
extraorale Vermischen mit Initiatoren hatte zur Folge, dass das Material nach dem
Starten der Polymerisation relativ schnell eingebracht und modelliert werden
musste [81].
Der von BUONOCORE 1970 vorgestellte Fotoinitiator für Bis-GMA kam in einem
Kunststoff für Fissurenversiegelung zum Einsatz und wurde durch UV-Licht der
Wellenlänge 365 aktiviert [59]. Dies brachte die Lösung denn nun konnte der
Behandler das Füllungsmaterial ohne Zeitdruck einbringen, modellieren und
aushärten.
Da aber die Anwendung von UV-Licht einige Nachteile hatte ging man dazu über
Fotoinitiatoren zu entwickeln, die durch sichtbares Licht angeregt werden
konnten [81].
Noch heute emittieren Lampen zur Kunststoffpolymerisation sichtbares Licht im
Bereich von 427 bis 491nm.
3.1.4. Weiterentwicklung der Füllstoffe
Die ersten Komposite waren makrogefüllt, enthielten also noch relativ große
Füllkörper mit einer Größe von 10 - 100 µm, welche aus gemahlenen Quarzen
aber auch aus Borsilikatgläsern oder aus Lithium-Aluminium-Silikatgläsern
bestanden [35].
Durch ihre großen Füllkörper war zum einen eine Hochglanzpolitur dieser
Materialien
nicht
möglich,
zum
anderen
wiesen
sie
nur
eine
geringe
Abrasionsresistenz auf [81].
Ein weiterer Nachteil war die fehlende Röntgensichtbarkeit. Heute wird die
Röntgenopazität durch den Zusatz von Metallen wie Aluminium, Barium, Strontium
und Zink erhöht und somit die Kompositrestaurationen im Röntgenbild besser
9
sichtbar gemacht. Diese Verbesserung wurde erst mit der Entwicklung der sog.
Mikrofüller eingeführt.
Diese
mikrogefüllten
Komposite
besaßen
Füllkörper
aus
amorphen
Siliziumdioxidpartikeln mit einer Größe von 0,01 - 0,1 µm, welche durch
Flammenpyrolyse und nicht mehr durch Mahlen hergestellt wurden. Sie waren
abrasionsbeständiger, besser polierbar und besser ästhetisch einsetzbar [67]. Da der
Füllkörperanteil jedoch nur relativ gering war und die Mikrofüller damit eine relativ
hohe Polymerisationsschrumpfung aufwiesen, fügte man zusätzlich Präpolymerisate
hinzu [35] und erhielt sogenannte inhomogene Mikrofüller mit einem höheren
Füllergehalt.
Um sich die positiven Eigenschaften sowohl der Makro- als auch der Mikrofüller zu
Nutze zu machen entwickelte man die Hybridkomposite, welche Füllkörper
unterschiedlicher Größen aufweisen. Viele der heute verwendeten Komposite sind
eben solche Hybridkomposite.
Eine Einteilung der Komposite entsprechend ihrer Füllkörpergrößen wurde 1983 von
LUTZ und PHILLIPS vorgeschlagen [71] und ist noch heute gebräuchlich. Sie unterteilten die Komposite in Mikrofüller, Makrofüller und Hybridkomposite.
Eine neuere Füllkörpertechnologie stützt sich auf die Herstellung von Füllkörpern in
der Größenordnung unter 100 nm mit Hilfe des Sol-Gel-Verfahrens. Die so
entstandenen Primärpartikel neigen dazu sich in größeren „Nanoclustern“ zu
organisieren und erhöhen in der Anwendung den Füllstoffgehalt von Kompositen.
Nachteil dieser Nanofüller ist jedoch gerade ihre Größe. Zum einen steigt durch die
Abnahme der Teilchengröße die von der Matrix zu benetzende Oberfläche
exponentiell an wodurch eine vollständige Benetzung aller Füllkörper stark
erschwert wird [59]. Zum anderen streuen sie, dadurch dass sie kleiner als die
Wellenlängen des sichtbaren Lichts sind, dieses nicht mehr und sind damit
transparent, was wiederum zu ästhetischen Problemen führt.
Bis heute hat sich Bis-GMA in Kombination mit niedrigviskösen Monomeren wie
TEGDMA und UDMA als Matrix in Kompositen bewährt. Da die physikalischen
Eigenschaften
von
Kompositen
hauptsächlich
vom
Gehalt
und
der
Zusammensetzung der Füllkörper und weniger von der Matrix abhängig sind [35],
soll hier auf Versuche mit alternativen Matrixmaterialien nur kurz eingegangen
werden.
10
Einen interessanten Ansatz zur Reduktion der Polymerisationsschrumpfung von
Kompositen bieten ringöffnende Monomersysteme.
3.1.5. Ringöffnende Systeme
Die
Polymerisationsschrumpfung
Füllungsmaterialien.
Durch
ist
Erhöhung
eines
des
der
Hauptprobleme
Füllkörpergehalts
sowie
dentaler
durch
Substitution kleiner Monomeranteile durch größere Makromere wird diese
Schrumpfung verringert. Dennoch kann der Matrixanteil nicht beliebig reduziert
werden. Um der Matrixschrumpfung beim Polymerisieren entgegen zu wirken
wurden Matrixmaterialien entwickelt, die beim Aushärten nicht schrumpfen sondern
expandieren.
Einen guten Ansatz hierfür liefern die sog. Silorane. Das Wort Siloran ist eine
Kombination aus den Namen seiner chemischen Bestandteile Siloxan und Oxiran
[123].
Das von 3M ESPE (Seefeld, Deutschland) auf den Markt gebrachte Komposit Filtek
Silorane z.B. enthält solche Silorane.
Der Wirkungsmechanismus der Silorane beruht auf der Öffnung der Ringsysteme der
Oxirane, auch Epoxide genannt, bei der Polymerisation, die anders als bei den
acrylatbasierten Kompositen kationisch verläuft. Die Formänderung der Moleküle
hat eine Volumenzunahme zur Folge und verhindert so die ungewünschte
Schrumpfung.
Die kationische Polymerisation bringt aber auch einige Probleme mit sich. So
müssen neue Bondingsysteme und –strategien entwickelt werden [116], da die
acrylatbasierten Kunststoffe radikalisch polymerisieren. Außerdem fehlt den
Siloranen eine Sauerstoffinhibitionsschicht, die ein Antragen und Ausbessern und
somit auch bekannte Füllungstechniken unmöglich macht.
Neueste Studien zeigen allerdings ähnliche oder nur geringfügig schlechtere
mechanischen und physikalischen Eigenschaften der Silorane gegenüber denen der
Acrylate [28,64,133, s.a. ältere Studien: 65,123].
Es bleibt abzuwarten ob sich in Zukunft die Silorane gegenüber den Acrylaten als
Matrixstoffe durchsetzen.
11
3.2.
Einteilung der zahnfarbenen Füllungsmaterialien
3.2.1. Glasionomerzemente
Seit ca. 40 Jahren werden Glasionomerzemente (GIZ) in der Zahnmedizin eingesetzt.
Diese finden sowohl als provisorische Füllungsmaterialien als auch als Zemente für
indirekte Restaurationen Anwendung. Nach ihrer chemischen Zusammensetzung
lassen sie sich in zwei Gruppen unterteilen.
Die erste bilden die konventionellen GIZ, welche durch Anmischen eines Pulvers,
bestehend aus fein gemahlenem fluoridhaltigem Calcium-Aluminium-Silikatglas
[129, 131], mit einer Flüssigkeit, die
Polycarbonsäuren sowie Weinsäure und
Wasser enthält, entstehen [103]. Diese Reaktion verläuft in drei Schritten. Als erstes
werden in der Ionisierungsphase Calcium- und Aluminiumionen durch die Säuren
aus dem Glas gelöst. In der zweiten Phase reagieren die schneller gelösten
Calciumionen mit den Carboxylatgruppen der wässrigen Polycarbonsäuren zu
Calciumcarboxylat, welches ausfällt und in der Salzmatrix dominiert [19]. In diesem
Stadium ist der Zement extrem empfindlich gegenüber Feuchtigkeit und
Austrocknung, weshalb er durch Bondings oder Lacke geschützt werden muss. In der
letzten, der Aushärtungsphase lagern sich zusätzlich die Aluminiumionen in die
Matrix ein und stabilisieren das System. Außerdem reagieren die, durch die
herausgelösten Aluminiumionen entstandenen, Si-OH-Gruppen des Silikatnetzwerkes des Glases miteinander und kondensieren unter Wasserabspaltung zu Si-OSi-Verbindungen [77], welche die Stabilität des GIZ zusätzlich erhöhen.
Als einzige Füllungsmaterialien können GIZ ohne eine Vorbehandlung einen
chemischen Verbund sowohl zum Schmelz als auch zum Dentin herstellen [119].
Dies kommt durch die Chelatkomplexbildung der Polycarbonsäuren mit dem in den
Zahnhartsubstanzen enthaltenen Calcium des Hydroxylapatits zustande [103,129].
Die zweite Gruppe stellen die kunststoffmodifizierten GIZ [79], die seit Anfang der
1990er Jahre auf dem Markt sind, dar [128]. Sie enthalten Polycarbonsäuremoleküle
mit polymerisierbaren Methacryl-Gruppen oder zusätzlich Monomere bei SäureMonomer-Gemischen. Diese sind entweder auto- oder fotopolymerisierend oder
auch dualhärtend.
12
Allen
gemeinsam
ist
die
Abgabe
von
Fluorid
an
die
angrenzenden
Zahnhartsubstanzen [36,83] was zu einer Erhöhung der Säureresistenz des
Schmelzes [68,111] und zu einer Re- oder sogar oberflächlichen Hypermineralisation
des Dentins [126] beiträgt. Dies kann möglicherweise die Wahrscheinlichkeit von
Sekundärkaries an GIZ-Restaurationen verringern [27].
Die verhältnismäßig schlechten Eigenschaften im Bezug auf Dimensionstreue
[85,99,124,129,130], Wasseraufnahme und die damit verbundene verringerte
Festigkeit [106,125] sowie Abrasionsfestigkeit [22,60,110] führen dazu, dass GIZ
heute nur noch als provisorische Füllungsmaterialien und als Zemente für indirekte
Versorgungen verwendet werden.
3.2.2. Kompomere
Unter Kompomeren versteht man Komposite mit einer Matrix aus modifizierten
Monomeren, die Füllkörper bilden teilsilanisierte Gläser aus dem Bereich der
Glasionomerzemente [25]. Aus dieser Zusammensetzung heraus leitet sich der
Begriff Kompomer ab, der sich durch die Kombination der Wörter Komposit und
Glasionomer zusammensetzt.
Ihre Matrix besteht aus zum Teil säuremodifizierten Dimethacrylatmonomeren, die
durch radikalische Photopolymerisation Netzwerke bilden. Die Silanisierung der
Glasionomerzementgläser
ermöglicht
die
Bindung
zum
Polymernetzwerk.
Unteranderem liegen aber auch nicht silanisierte Gläser in der Matrix vor.
Anders als die GIZ reagieren Kompomere nicht mit den Zahnhartsubstanzen, was
den Einsatz von hydrophilen Adhäsiven nötig macht.
Auch die Fluoridabgabe aus Kompomerfüllungen, ist im Vergleich zu GIZFüllungen deutlich verringert [118]. Desweiteren kann eine Fluoridabgabe nur in
Anwesenheit von Wasser stattfinden, wobei die Carboxylgruppen ihre Säurewirkung
auf die nicht silanisierten Gläser entfalten [1] und Fluorid freigesetzt wird.
Gegenüber Kompositen weißen Kompomere eine verringerte Druck- und
Biegefestigkeit [70], welche durch die Wasseraufnahme negativ beeinflusst wird
[105,106,125], eine geringere Abrasionsfestigkeit [18,22,60,110] sowie eine geringer
Frakturresistenz auf [132].
Durch die Wasseraufnahme, die ca. 15% über der von normalen Kompositen liegt,
ist aber eine Verarbeitung ohne Kofferdam im relativ trockenen Milieu möglich. Auf
13
Grund dieser Eigenschaft und guten Resultaten an Milchmolaren wird dennoch der
Einsatz von Kompomeren in der Kinderzahnheilkunde heute empfohlen [4,101].
3.2.3. Komposite
Unter Komposit versteht man grundsätzlich eine Mischung aus mindestens 2 Werkstoffen mit unterschiedlichen chemischen Eigenschaften.
In der Zahnmedizin wird der Begriff Komposit für Materialien verwendet, die aus
einer organische Matrix und silanisierten Füllkörpern, die einen Verbund zur Matrix
aufweisen, bestehen. Die Matrix besteht dabei fast immer aus dem von BOWEN
entwickelten Bis-GMA in Kombination mit UDMA oder TEGDMA, während als
Füllkörper Quarze, Silikatgläser, Präpolimerisate oder Nanomere verwendet werden.
Weitere Bestandteile sind Metalle zur Erhöhung der Röntgenopazität, chemische
bzw. fotoreaktive Initiatoren sowie Akzeleratoren und Inhibitoren [59].
Komposite haben sich mittlerweile als Alternative zum nur noch wenig verwendeten
Amalgam durchgesetzt und werden sowohl von den Patienten als auch von den
Zahnärzten gut angenommen. Gründe hierfür sind ihre gute Ästhetik, eine mittlerweile relativ leichte und schnelle Verarbeitung sowie gute mechanische und physikalische Eigenschaften, welche bei den meisten anderen genannten dentalen Werkstoffen nicht gegeben oder noch nicht ausreichend erforscht sind.
Füllungskomposite gibt es in unterschiedlichen Konsistenzen, die jeweils in speziellen Gebieten Anwendung finden. Weniger gefüllte und damit niedrig viskösere
„Flowables“ werden z.B. für Fissurenversiegelungen verwendet, während modellierbare „Packables“ als Restaurationsmaterial im Front- und Seitenzahnbereich eingesetzt werden.
Für ästhetische Versorgungen gibt es sie in unterschiedlicher Farbe und Opazität.
Das Anwendungsspektrum heutiger Komposite umfasst den gesamten Bereich der
modernen Zahnheilkunde, von Füllungen im Front- und Seitenzahnbereich und Aufbaufüllungen, über das Zementieren von Wurzelstiften und indirekten Restaurationen
bis hin zum Kleben von Schienen in der Chirurgie sowie Brackets und Retainern in
der Kieferorthopädie.
Um aber jedem Komposit einen guten Verbund zum Zahn zu ermöglichen, haben
sich parallel hierzu auch die Bonding Agents weiterentwickelt (siehe hierzu
Kap. 3.5.).
14
Abgesehen von wenigen Kontraindikationen, wie mangelhafter Trockenlegung oder
der bis heute stark umstrittenen toxischen oder östrogenen Wirkung von
Kompositmonomeren [109], sind Komposite bei richtiger Verarbeitung heute sicher
die erste Wahl im Bereich der direkten definitiven Füllungsmaterialien.
3.2.4. Ormocere
1998 brachte Degussa (Hanau, Deutschland) das Füllungsmaterial Definite als
sogenanntes Ormocer auf den Markt [72]. Ormocere, abgeleitet von organically
modified ceramics (dt. Organisch modifizierte Keramik), bestehen aus anorganisch
silanisierten Füllstoffen und besitzen statt der in Kompositen verwendeten
Monomere
wie
UDMA,
TEGDMA
und
Bis-GMA
eine
Matrix
aus
multifunktionellen Urethan- und Thioethermethacrylat-Alkoxylsilanen [60]. In einem
Sol-Gel-Verfahren
werden
aus
diesen
anorganisch-organische
Kopolymere
synthetisiert. Diese ermöglichen mit ihren Alkoxysilyl-Gruppen durch Hydrolyse
und Polykondensation die Bildung eines anorganischen Si-O-Si-Netzwerks. Durch
Fotopolymerisation der organischen Methacrylat-Gruppen können dreidimensionale
Netzwerke entstehen [56].
Allerdings bringen aktuelle Studien zur Verwendung von Ormoceren als dentale
Füllungsmaterialien im Vergleich zu klinisch erprobten Hybridkomposits eher
ungünstige Ergebnisse [102]. Weiterentwicklungen der Ormocere mit Titan und
Aluminium statt Silizium [84,91] sind zwar denkbar dennoch ist es fraglich ob sich
ihre Verwendung als Füllungsmaterialien in der Zahnmedizin durchsetzen wird.
3.3.
Herstellen des Schmelz-Kunststoff-Verbundes
Bereits 1955 entwickelte BUONOCORE eine Technik, die die Haftung von
Kunststoffen am Zahnschmelz ermöglichte [11].
In der Industrie wird, um für Farben und Lacke eine bessere Haftung auf Metall zu
erzielen, dieses zuvor mit Phosphorsäure geätzt. Dieses Wissen machte sich
BUONOCORE zu Nutze und konnte zeigen, dass in vivo die Haftung von
Kunststoffen am Schmelz deutlich erhöht wurde, wenn zuvor eine Schmelzätzung
mit 85%iger Phosphorsäure für 2 Minuten durchgeführt wurde.
15
Sowohl Ätzzeit und Konzentration der Säuren als auch deren Zusammensetzung
wurden zwar bis heute immer wieder verändert dennoch wäre eine adhäsive
Füllungstherapie wie wir sie heute kennen ohne diese Schmelzätztechnik nicht
denkbar.
3.3.1. Aufbau des Schmelzes
Zahnschmelz ist die härteste und sprödeste Substanz des menschlichen Körpers. Er
besteht zum größten Teil aus anorganischen Substanzen, wie Hydroxylapatit und
Wasser.
Diese Hydroxylapatitkristalle werden von Ameloblasten gebildet, die in eine
organische
Matrix
eingebettet
Gesamtschmelzvolumens aus.
sind.
Diese
macht
nur
etwa
2%
des
Die Kristalle bilden sogenannte Schmelzprismen,
welche den gesamten Schmelz durchziehen. Diese haben einen hufeisen- oder
schlüssellochförmigen Querschnitt und laufen gewunden von der Schmelz-DentinGrenze bis an die Schmelzoberfläche [97,117].
3.3.2. Konditionierung des Schmelzes
Wie bereits erwähnt erfolgt die Konditionierung des Schmelzes durch Anätzen des
selbigen. Hierbei macht man sich die Tatsache zu Nutze, dass Schmelz aus Prismen
aufgebaut ist, welche quer angeschnitten eine unterschiedliche Säurelöslichkeit
aufweisen. Durch Anätzen entsteht eine raue und poröse Oberfläche, die als
Ätzmuster bezeichnet wird [95,100].
Hierfür wurden unterschiedliche Phosphorsäurekonzentrationen, z.B. 50% [100] oder
85% [11], und andere Säuren, wie z.B. Zitronensäure [82,112] oder Maleinsäure
[82,112], verwendet.
Bei Anwendung von 30-40%iger Phosphorsäure entstehen die ausgeprägtesten
Ätzmuster [73].
Durch Ätzen mit 30-40%iger Phosphorsäure bei unpräpariertem Schmelz für 20-60
Sekunden bzw. bei angeschliffenem für 15-20 Sekunden [26] und anschließendem
Absprühen erhält man ein Ätzmuster, welches eine gute Verankerung von Bonding
Agents ermöglicht.
16
Durch Kapillarkräfte wird der dünnfließende Kunststoff in die Oberfläche gesogen
und umschließt die freiliegenden Kristallite. Nach Polymerisation entsteht durch die
mikromechanische Verankerung der Kunststoffzapfen im Ätzmuster ein fester
Verbund des Adhäsivs zum Schmelz [12,55,92]. Anders als beim Dentin ist hierfür
jedoch kein Primer notwendig. Die Kontamination mit Dentinbondingprimern hat
jedoch auf die Verbundfestigkeit keinen Einfluss [42,119].
Dieses System wird seit ca. 30 Jahren als klinisch unproblematisch angesehen
[38,42,93] und es liegen ausreichend klinische Studien zur Langzeitstabilität des
Verbunds vor [47,114], so dass die Herstellung des Schmelz-Kunststoff-Verbundes
in der Zahnmedizin heute kein Problem mehr darstellt.
3.4.
Herstellen des Dentin-Kunststoff-Verbundes
Anders als beim Schmelz ist der adhäsive Verbund von Kunststoffen ans Dentin auf
Grund dessen höheren Anteils an organischen Substanzen und Wasser eine größere
Herausforderung.
3.4.1. Aufbau des Dentins
Dentin besteht zu ca. 55 Vol-% aus anorganischen Substanzen, wie hauptsächlich
Hydroxylapatit, zu 30 Vol-% aus organischen Anteilen und zu 15 Vol-% aus Wasser
[74]. Den größten Teil der organischen Komponente bilden Typ-I-Kollagenfasern,
welche durch Hydroxylapatitkristalle mineralisiert sind. Die Fasern sind von einer
Matrix aus Proteoglykanen, Proteinen und Wasser umgeben [75].
Von der Pulpa zur Schmelz-Dentin-Grenze durchziehen sog. Dentintubuli das
Dentin, wobei deren Anzahl und Durchmesser zur Peripherie hin abnehmen [51].
Durch die in ihnen liegenden Odontoblastenfortsätze, welche von Dentinliquor
umgeben sind und die TOMESschen Fasern enthalten, ist eine Kommunikation des
Dentins mit der Pulpa gewährleistet [92].
Durch den relativ hohen Anteil an organischen Substanzen und Wasser ist das Dentin
wesentlich hydrophiler als der Schmelz und eine Adhäsion zu hydrophoben
17
Kunststoffen komplizierter. Dies wird zusätzlich durch den tubulären Aufbau
erschwert.
3.4.2. Der Smear-Layer und Auswirkungen auf die Konditionierung
Durch das Beschleifen des Dentins und das Austreten von Dentinliquor aus den
eröffneten Tubuli entsteht eine Schmierschicht aus Hydroxylapatit, Calciumionen
und Kollagentrümmern, welche die Dentinoberfläche bedeckt [30,31,92]. Durch
Ausbildung sog. “Smear plugs”, welche die Dentintubuli verschließen, wird die
Dentinpermeabilität herabgesetzt [88]. Die Schmierschicht (engl. smear layer)
verhindert außerdem ein Eindringen von Bakterien [80,86,87] und reduziert die
Konvektion von Flüssigkeiten in den Tubuli [89,122].
Da die Schmierschicht eine Haftung von Kunststoffen am Dentin verhindert, muss
sie vor dem Bonden modifiziert oder entfernt werden [92].
Durch Anwendung von Dentinadhäsiven, welche chemisch an die Calciumionen
oder das Dentinkollagen binden, sollte ein Verbund zur Schmierschicht hergestellt
werden. Da die Haftung jedoch vom geringen Verbund zwischen Schmierschicht und
Dentin abhängig war und die Adhäsive mangelnde Benetzungseigenschaften
aufwiesen, erwiesen sich diese Adhäsive als unbrauchbar [3].
Die Dentinätzung mit Säuren trat damit in den Vordergrund. Durch Ätzen des
Dentins und seiner Schmierschicht kann diese einschließlich ihrer smear plugs
entfernt werden. Da aber ohne die schützende Schmierschicht eine Penetration
sowohl von Molekülen als auch von Bakterien ermöglicht wird [80,90] ist eine
sofortige Versiegelung des Dentins unabdingbar [66,90].
Die dafür verwendeten Dentinbondingsysteme sollten sowohl alle Tubuli und das
freiliegende Dentin versiegeln [30] als auch postoperative Hypersensitivitäten
verhindern [49,119] und einen guten Verbund zum Füllungskunststoff gewährleisten.
3.5.
Entwicklung und Einteilung der Dentinbondingsysteme
Nachdem BUONOCORE bereits 1955 die Haftung von Kunststoffen an vorher
geätztem Schmelz beschrieben hatte [11] suchte man nach Bondingsystemen, die die
18
deutlich schwierigere Haftung von Kunststofffüllungen ans Dentin, möglich machen
sollten.
Das Prinzip der meisten Dentin-Bonding-Agents beruht auf der Konditionierung der
Dentinoberfläche mit Hilfe bestimmter Primer und Adhäsive, entweder unter
Einbeziehung oder vorheriger Entfernung der Schmierschicht, um eine Oberfläche zu
erhalten, welche die Adhäsion von Füllungsmaterialien aus Kunststoff gewährleisten
kann.
Die meisten aktuellen Bondingsysteme bewirken eine Demineralisation des Dentins
und eine darauffolgende Infiltration der Dentintubuli und des Kollagengeflechts mit
hydrophilen Monomeren, welche nach Polymerisation die Haftverbundschicht bilden
[108].
Da es mittlerweile eine große Anzahl an unterschiedlichsten Dentinadhäsiven gibt,
ist eine Einteilung in „Generationen“ im Hinblick auf ihre chronologische und
technische Entwicklung, sinnvoll. Diese Einteilung ist in der Literatur nicht
unumstritten, da eine Vereinfachung der Verarbeitung sowie eine Verringerung der
Arbeitszeit nicht unbedingt mit besseren Haft- und Randschlussqualitäten
einhergehen.
3.5.1. “Erste Generation”
Am Anfang orientierte man sich noch an rein hydrophoben Schmelzbondings, die
aber auf Grund ihrer unpolaren Gruppen nicht der Lage waren das hydrophile Dentin
ausreichend zu benetzen geschweige denn zu penetrieren [33]. 1952 stellten
KRAMER
und
MCLEAN
die
Interaktion
von
autopolymerisierenden Kunststoffsystems „Sevitron“
polaren
Gruppen
des
mit Dentin fest und
beschrieben so als erste ein Dentinadhäsivsystem [13,78].
1955 gelang es BUONOCORE einen Verbund zwischen vorher mit 7%iger
Salzsäure geätztem Dentin und einem Phosphoglyceriddimethacrylat-haltigem
Primer herzustellen [11]. Die Haftung beruhte auf der Interaktion der
Phosphatgruppen der Acrylate mit den Kalziumionen des im Dentin enthaltenen
Hydroxylapatits [13,30]. Eine klinisch akzeptable Stabilität wurde aber nicht
annähernd erreicht, da unter Wasserzutritt die Haftkraft stark abfiel [69].
Bowen stellte 1956 das oberflächenaktive NPG-GMA vor, das aus N-Phenylglycin
und Glycidylmethacrylat bestand [7]. Das hydrophile Ende dieses Moleküls konnte
19
am Dentin binden, während die hydrophobe Seite einen Verbund zum Kunststoff
herstellte [9]. Die Systeme bei denen NPG-GMA Anwendung fand, wie z.B.
Cervident (S.S. White, Holmdel, NJ, USA), waren jedoch nicht hydrolysebeständig
und führten somit zu einer klinisch unzureichenden Retention.
Das von MASUHARA 1962 vorgestellte Adhäsivsystem auf der Basis von Tri-NButylboran (TBB) und Methylmethacrylat (MMA) stellte einen Verbund zwischen
Acrylaten und Kollagen her [76] und wurde später unter dem Namen Palkav von der
Firma Kulzer (Wehrheim, Deutschland) vermarktet [13].
Bei der Anwendung all dieser Systeme wurde die Schmierschicht nicht entfernt. Es
wurde versucht einen chemischen Verbund zum Dentin herzustellen, wobei hierzu
auch schon bifunktionelle Moleküle zum Einsatz kamen. Probleme waren jedoch die
geringe Haftung am Dentin und die hohe Hydrolyseanfälligkeit der bis dahin
bekannten Systeme, weshalb diese Adhäsive heute nicht mehr auf dem Markt sind.
3.5.2. “Zweite Generation”
In den 1970er Jahren wurden Bondings mit einer verbesserten Zusammensetzung
und besseren Adhäsionswerten zum Dentin vorgestellt. Diese basierten anfänglich
fast ausschließlich auf Methacrylat-Phosphatestern, welche eine ionische Bindung
mit dem Kalzium des Hydroxylapatits des Dentins [69] und einen Verbund zu den
Hydroxyl- und Aminogruppen des Kollagens [15] herstellen konnten.
Weitere
Ansätze
war
die
Verwendung
des
Reaktionsproduktes
aus
Phenylphosphatester und 2-Hydroxyethylmethacrylat (HEMA) als Monomer, sowie
der Einsatz von Polyurethan im Adhäsiv Dentin Adhesit (Fa. Vivadent, Schaan,
Liechtenstein) [13].
Anfang der 1980er Jahre führte man dann Bis-GMA an Stelle der bisher
verwendeten Acrylate als Monomer in Dentinbondings ein. Bis-GMA wurde in
Produkten wie z.B. Scotchbond (Fa. 3M, St. Paul, MN, USA) oder Bondlite (Fa.
Kerr, Romulus, MI, USA) eingesetzt.
Prinzipiell versuchte man die Haftung durch einen chemischen Verbund an das
Hydroxylapatit des Dentins zu erzeugen. Hierbei fand bei allen Systemen keine
Konditionierung durch vorheriges Anätzen statt [120]. Die Schmierschicht des
Dentins blieb somit erhalten und man versuchte sie durch Infiltration mit
Monomeren zu stabilisieren [33]. Da dieser Verbund jedoch nicht hydrolysestabil
20
war [127] und sich bei Eintritt von Feuchtigkeit und Speichel auflöste, kam es zu
Haftungsverlusten und Spaltbildungen, welche wiederum zu Sekundärkaries führten
[57]. Die Haftung der Bondingsysteme entsprach eher der Haftung des smear layers
am Dentin [57] und war somit durch dessen Haftkräfte begrenzt.
3.5.3. “Dritte Generation”
Die Bondingsysteme der „dritten Generation“ wiesen im Vergleich zu ihren
Vorgängern einige Neuerungen auf. So wurde versucht den Haftverbund in mehreren
Schritten mit unterschiedlichen Werkstoffen herzustellen. Diese Arbeitsschritte
unterteilen sich in Dentinkonditionierung, Priming und Bonding.
Zunächst wurde nur der Schmelz selektiv mit Phosphorsäure angeätzt, da man
damals davon ausging, dass die Dentinätzung mit starken Säuren zu einer
Pulpenreizung führen könnte. Die Konditionierung des Dentins erfolgte mit Hilfe
bestimmter Primer, die schwachen organische Säuren, wie z.B. Malein- oder
Zitronensäure, enthielten und auf das Dentin aufgetragen aber nicht abgesprüht
wurden [30]. Diese Primer durchdrangen und modifizierten die Schmierschicht,
öffneten die Dentintubuli und waren in der Lage die oberflächliche Dentinschicht zu
demineralisieren sowie die Kollagenfasern freizulegen.
Zusätzlich enthielten sie Monomere wie 4-Methacryloloxyethyltrimellitatanhydrid
(4-META) oder HEMA, deren hydrophile Gruppen die Schmierschicht durchdringen
und in die Spalten des demineralisierten Dentins fließen konnten. Als Lösungsmittel
für diese Monomere kamen Wasser, Ethanol oder Aceton in diesen Primern zum
Einsatz. Die hydrophoben Gruppen am anderen Ende der Monomere ermöglichten
den Verbund zum Adhäsiv, welches im nächsten Schritt aufgetragen wurde.
Die Adhäsive enthielten Bis-GMA, UDMA oder TEGDMA, wurden auf Schmelz
und Dentin appliziert und waren in der Lage in die Mikroporositäten zu diffundieren.
Sie bildeten zusammen mit den Primern nach der Polymerisation eine Hybridschicht
[32,33,37], welche aus demineralisiertem Dentin, Kollagenfasern und polymerisiertem Kunststoff bestand. Diese Schicht wies überwiegend hydrophobe Eigenschaften
auf und gewährleistete eine mikromechanische Haftung des danach aufgetragenen
Komposits an den Zahnhartsubstanzen.
Auch wenn die Anwendung der Dentinadhäsivsysteme der „dritten Generation“ in
mehreren Schritten erfolgte und damit recht zeitaufwendig war, so wurden bei diesen
21
doch wesentlich bessere Verbundfestigkeiten als bei den Bondingsystemen vorhergehender „Generationen“ festgestellt [17,96].
3.5.4. “Vierte Generation”
Bei den nachfolgenden Adhäsivsystemen ging man dazu über auch das Dentin mit
30-40%iger Phosphorsäure zu ätzen. Die Anwendung der Etch-and-Rinse-Technik
(früher Total-Etch-Technik), bei der sowohl Schmelz als auch Dentin für bestimmte
Zeit mit einer starken Säure geätzt werden, und die damit verbundene komplette
Entfernung der Schmierschicht stellen im Wesentlichen die Hauptaspekte der
„vierten Generation“ dar.
Die Ätzzeit des Dentins sollte 15, maximal 20 Sekunden betragen. Diese Zeit ist
auch für die Konditionierung des Schmelzes ausreichend [48]. Längeres Anätzen
führt zu einer schlechteren Haftung, da der Primer das Dentin nicht soweit
infiltrieren kann, wie vorher demineralisiert wurde [98]. Nach Ablauf der Ätzzeit
wird die Säure und die gelösten Substanzen mit Wasser für ungefähr die gleiche Zeit
abgespült.
Ähnlich wie die Dentinbondings
der
„dritten Generation“ bestehen die
Bondingssysteme dieser Zeit aus den separaten Komponenten Ätzgel, Primer und
Adhäsiv [16] und die Anwendung geschieht in mehreren Schritten, weshalb diese
Adhäsive auch Mehrschritt-Adhäsive genannt werden.
Bis heute ist die Effektivität einiger Bondings dieser Generation, wie z.B.
Scotchbond Multi-Purpose (Fa. 3M, St. Paul, MN, USA) oder Syntac (Fa. Vivadent,
Schaan, Liechtenstein) unumstritten [38].
3.5.5. “Fünfte Generation”
Trotz sehr guter Haftung ging man dazu über Arbeitsschritte der dritten und vierten
„Generation“ zusammenzufassen um somit die Anwendung der Adhäsivsysteme zu
vereinfachen und Zeit einzusparen. Der Kompromiss zwischen geringfügig
schlechteren Verbundfestigkeiten sowie Randverhältnissen und einer einfacheren
und
schnelleren
Anwendung
Qualitätseinbußen führen [37,58].
muss
aber
nicht
unbedingt
klinisch
zu
22
Zum Einsatz kommen hierbei Bondings, bei denen sich Primer und Bond bereits
gemischt in einer Flasche befinden. Die Zahnhartsubstanzen müssen bei diesen
Systemen vor dem Auftragen nur noch mit Phosphorsäure geätzt werden. Diese EinFlaschen-Adhäsive bezeichnet man auch als sogenannte „One-Bottle“- Systeme [43].
Außerdem gab es Produkte mit selbstätzenden Primern [69].
3.5.6. Neue Systeme
Im Gegensatz zu vorhergehenden Systemen wird bei Dentinadhäsiven der
Folgegeneration, manche Autoren sprechen auch von einer „sechsten Generation“,
nicht mehr separat geätzt. Vielmehr enthalten die Dentinadhäsive bereits saure
Primer, die in der Lage sind die Zahnhartsubstanzen anzuätzen und gleichzeitig
zuinfiltrieren. Mit nur einer einzigen vorher angemischten Lösung soll das Anätzen,
Primen und Bonden in nur einem Arbeitsschritt bewerkstelligt werden [69].
Die Bondingsysteme der „siebten Generation“, sogenannte All-in-one-Adhäsive,
bestehen aus nur einer gebrauchsfertigen Lösung, welche vor der Anwendung nicht
mehr angemischt werden muss [50]. Jedoch zeigen diese Systeme bisher eine
weniger gute Haftung [48].
Da die Einteilung in Generationen ab der „vierten Generation“ immer schwieriger
wird, ist man zu einer neuen, aktuell gültigen Nomenklatur übergegangen, wobei
manche Firmen und Autoren die Gliederung in Generationen fortführen.
23
3.6.
Moderne Einteilung der Dentinbondingsysteme
Nachfolgend wird ein Überblick über die aktuelle Einteilung und Nomenklatur der
Dentinadhäsive gegeben [38,39]. Die Tabelle 1 stellt eine kurze Zusammenfassung
dar.
Bezeichnung
Applikationsschritte
Beispiel
Vier-Schritt-Selective-Etch-Adhäsive
Vier Schritte
Syntac
Drei-Schritt-Selective-Etch-Adhäsive
Drei Schritte
A.R.T. Bond
Vier-Schritt-Etch-and-Rinse-Adhäsive
Vier Schritte
Syntac
Drei-Schritt-Etch-and-Rinse-Adhäsive
Drei Schritte
A.R.T. Bond
Zwei-Schritt-Etch-and-Rinse-Adhäsive
Zwei Schritte
Gluma Comfort Bond
Zwei-Schritt-Self-Etch-Adhäsive
Zwei Schritte
AdheSE
Ein-Schritt-Self-Etch-Adhäsive
Ein
(Mischpräparate)
Mischen)
Ein-Schritt-Self-Etch-Adhäsive
Ein
(Ein-Flaschen-Präparate)
Mischen)
Selective Enamel Etch
Etch-and-Rinse
Self Etch
Schritt
Schritt
(mit Adper Prompt L-Pop
(ohne iBond SE
Tabelle 1: Übersicht über die aktuelle Einteilung und Nomenklatur der Dentinadhäsive
Die Einteilung der Adhäsive erfolgt nach der Vorgehensweise beim Ätzen und den
dazu gehörigen Applikationsschritten der jeweiligen Systeme. Sie gliedert sich in
Selective Etching, Etch-and-Rinse und Self Etching.
3.6.1. Anforderungen an Dentinadhäsive
Die Anforderungen an heutzutage verwendete Bondingsysteme sind hoch. Zum
einen sollen sie eine hohe Haftung auch unter Belastung bewerkstelligen und zum
anderen aber auch möglichst einfach und schnell zu verarbeiten sein. Hierbei den
richtigen Kompromiss zu finden ist die Herausforderung der Bonding-Hersteller. Der
Behandler hat heute die Aufgabe sich für eines der unzähligen auf dem Markt
befindlichen Systeme in Anbetracht der klinischen Ergebnisse und Erfolge sowie der
24
Verarbeitungszeit und Handhabung zu entscheiden, wobei auch er den für sich
individuell passenden Kompromiss finden muss.
Prinzipiell ergeben sich folgende Anforderungen an Dentinadhäsive:
- gute Biokompatibilität im Hinblick auf das Pulpagewebe, die Schleimhäute
sowie den Gesamtorganismus
- gute Benetzbarkeit der Zahnhartsubstanzen
- Hydrolysestabilität der entstandenen Bindungen
- hohe Soforthaftung an den Zahnhartsubstanzen
- bleibende, gute Haftung unter Belastung
Im Folgenden wird auf die aktuelle Einteilung der Dentinadhäsive und deren
Anwendung sowie die Probleme und Chancen der einzelnen Systeme eingegangen.
3.6.2. Selective-Etch-Adhäsive
Bei der Anwendung der Selective-Etch-Adhäsive wird nur der Schmelz selektiv
geätzt und die Säure durch nachfolgendes Absprühen entfernt. Das Dentin wird dabei
nicht geätzt sondern durch entsprechende saure Primer konditioniert. Die
Schmierschicht bleibt dabei erhalten und wird lediglich infiltriert.
- Vier-Schritt-Selective-Etching:
Bei diesem System wird in vier Schritten der Verbund zum Dentin bewerkstelligt.
Nach selektiver Schmelzätzung werden nacheinander zwei Primer auf Schmelz und
Dentin aufgetragen. Danach wird im vierten Schritt ein Bonding Agent aufgebracht.
Ein Beispiel für solch ein Adhäsiv ist Syntac in seiner klassischen Anwendung.
- Drei-Schritt-Selective-Etching:
Die Applikation von A.R.T. Bond, einem Drei-Schritt-Selective-Etch-Adhäsiv, wird
in drei Schritten durchgeführt. Zunächst wird der Schmelz selektiv geätzt. Danach
wird eine Flüssigkeit, die vorher aus zwei Lösungen angemischt werden muss, auf
die gesamte Kavitätenoberfläche aufgetragen. Den dritten Schritt bildet die
Versiegelung der Kavität mit einem Bond.
25
3.6.3. Etch-and-Rinse-Adhäsive
Etch-and-Rinse-Adhäsive basieren auf der Etch-and-Rinse-Technik (früher: TotalEtch-Technik), bei welcher Schmelz und Dentin gleichzeitig geätzt werden. Das
Auftragen der Säure auf die Kavität geschieht von peripher nach zentral um ein
Überätzen des Dentins zu vermeiden. Die Schmierschicht wird bei diesem Vorgang
entfernt.
-Vier-Schritt-Etch-and-Rinse-Adhäsive:
Ein Beispiel für ein Vier-Schritt-Etch-and-Rinse-Adhäsiv ist Syntac. Die vier
Anwendungsschritte sind exakt die gleichen wie bei der Verwendung als VierSchritt-Selective-Etch-Adhäsive, nur dass im ersten Schritt die ganze Kavität anstatt
nur des Schmelzes geätzt wird.
-Drei-Schritt-Etch-and-Rinse-Adhäsive:
Auch A.R.T. Bond kann als Drei-Schritt-Etch-and-Rinse-Adhäsive angewendet
werden. Hierbei wird im ersten Schritt die Etch-and-Rinse-Technik statt der
selektiven Schmelzätzung angewandt, während die anderen Schritte nicht verändert
werden.
Ein anderes Beispiel ist Gluma Solid Bond. Die Anwendung besteht ebenfalls aus
drei Schritten, wobei der Primer vor der Applikation nicht mehr angemischt werden
muss.
-Zwei-Schritt-Etch-and-Rinse-Adhäsive:
Diese Adhäsivsysteme bestehen nur aus zwei Schritten. Zunächst werden sowohl
Schmelz als auch Dentin geätzt. Danach erfolgt das Primen und Bonden mit nur
einer Flüssigkeit. Beispiele hierfür sind z.B. Gluma Comfort Bond und Prime&Bond
NT.
Eines der Probleme bei der Anwendung der Etch-and-Rinse-Adhäsive besteht in der
Gefahr des Überätzens der Zahnhartsubstanzen im ersten Schritt. Das Dentin wird
dabei zu tief demineralisiert, so dass es dem folgenden Primer nicht mehr möglich ist
vollständig den demineralisierten Bereich zu durchdringen, was wiederum eine
schlechtere Adhäsion zur Folge hat [98].
26
Außerdem können bei zu starker Trocknung des Dentins, die Kollagenfasern
kollabieren und eine vollständige Infiltration der angeätzten Schicht mit Primer
verhindern. Dies führt ebenfalls zu einer schlechteren Haftung [58,37].
Ein Vorteil dieser Technik ist jedoch eindeutig die Entfernung der Schmierschicht
und die damit verbundene bessere Retention des Bonding Agents zum Dentin. So
weisen die Etch-and-Rinse-Adhäsive bei ordnungsgemäßer Anwendung bessere
Randqualitäten als alle Self-Etch-Adhäsive auf [39].
3.6.4. Self-Etch-Adhäsive
Bei den Self-Etch-Adhäsiven ist kein separates Anätzen der Zahnhartsubstanzen
mehr vorgesehen. Vielmehr enthalten diese Adhäsive saure Primer, die in der Lage
sind sowohl den Schmelz als auch das Dentin und seine Schmierschicht zu
konditionieren. Die Schmierschicht wird bei diesen Systemen nicht entfernt sondern
in den Verbund integriert.
-Zwei-Schritt-Self-Etch-Adhäsive:
Ein Beispiel für ein Zwei-Schritt-Self-Etch-Adhäsiv ist AdheSE. Im ersten Schritt
wird hierbei ein saurer Primer auf die gesamte Kavität aufgetragen. Danach erfolgt
die Applikation eines relativ hydrophoben Bonding Agents.
-Ein-Schritt-Self-Etch-Adhäsive (Mischpräparate):
Bei diesen Adhäsiven wird in einem Schritt eine Flüssigkeit, welche vorher aus
mehreren Komponenten angemischt werden muss, auf die Zahnhartsubstanzen
aufgetragen. Beispiele sind Adper Prompt L-POP und One Up Bond F.
-Ein-Schritt-Self-Etch-Adhäsive (Ein-Flaschen-Präparate):
Diese
All-in-one-Präparate
bestehen
aus
einer
einzigen
gebrauchsfertigen
Flüssigkeit, welche in nur einem Schritt das Anätzen, Primen und Bonden der
Zahnhartsubstanzen bewerkstelligen soll. Das in dieser Studie verwendete Adper
Easy Bond sowie z.B. das iBond SE zählen zu dieser Gruppe.
Die Vorteile der Self-Etch-Adhäsive liegen eindeutig
in
ihrer
kürzeren
Anwendungszeit und einfacheren Verarbeitung, da nur noch höchstens zwei statt
27
vormals bis zu vier Arbeitsschritte notwendig sind.
Auch die Gefahren des
Überätzens der Zahnhartsubstanzen sowie das Kollabieren des Kollagenfasergerüsts
bei übermäßigem Trocknen sind nicht mehr gegeben. Durch das gleichzeitige Ätzen
und Primen entspricht die Penetrationstiefe der Monomere genau der Ätztiefe
[10,92,119].
Die Zwei-Schritt-Self-Etch-Adhäsive enthalten aber im Gegensatz zu den EinSchritt-Self-Etch-Adhäsiven ein hydrophobes Bonding Agent, wodurch sie eine
wesentlich bessere Fähigkeit zur Dentinversiegelung aufweisen [39,49].
Nichtsdestotrotz enthalten viele Zwei-Schritt-Self-Etch-Adhäsive zu wenig Wasser
und sind somit erst nach mehrmaliger Applikation in der Lage das Kollagengerüst zu
stabilisieren, was wiederum die Anzahl der Anwendungsschritte erhöht.
Außerdem kommt es wie auch bei den Etch-and-Rinse-Adhäsiven zum Teil zu einem
sog. Nanoleakage [107]. Hierbei entstehen in der Hybridschicht Lücken, die zwar zu
klein
für
eine
bakterielle
Infiltration
sind,
jedoch
können
bakterielle
Stoffwechselprodukte sowie Wasser durch diese Lücken in die Hybridschicht
eindringen [119]. Besonders ausgeprägt ist dieses Phänomen bei den Ein-SchrittSelf-Etch-Adhäsiven, da diese sich nach Polymerisation wie semipermeable
Membranen verhalten und so das Eindringen von Wasser und anderen Stoffen
begünstigen [115]. Diese Systeme sind somit verhältnismäßig wenig hydrolysestabil
[10,14,45,52]. Dieser Effekt kann durch mehrmalige Applikation verringert werden
[46].
Im Vergleich aller Systeme, weisen die Adhäsive mit separater Phosphorsäureätzung
in vielen Studien bessere klinische Ergebnisse auf als Self-Etch-Adhäsive [49,54].
Zahlreiche Studien zeigen, dass Mehrschritt-Adhäsive auch heute noch allen
vereinfachten Systemen überlegen sind [38,41,47,49,54].
28
4
Problemstellung
Seit einigen Jahren tendiert die Entwicklung der Bondingsysteme immer mehr zu
einer Vereinfachung und Verminderung der Anwendungsschritte sowie zu einer
verringerten Einwirkzeit der Komponenten
und somit zu einer Verkürzung der
Anwendungszeit. Dies mag zwar für Patienten und Behandler von Vorteil sein,
jedoch leidet darunter die Qualität des Verbundsystems.
So zeigen moderne Ein-Schritt-Self-Etch-Adhäsive zum Teil deutlich schlechtere
Randschlussqualitäten als bewährte Vier-Schritt-Etch-and-Rinse-Adhäsive. Nun
stellt sich die Frage wie sich die Verbundfestigkeit der neueren Adhäsive mit wenig
Aufwand verbessern lässt.
Hierzu beruft man sich seit einiger Zeit wieder auf die selektive Schmelzätzung, wie
sie bei Selectiv-Etch-Adhäsiven angewandt wird, in Kombination mit den gängigen
Self-Etch-Adhäsiven. Die Ergebnisse zeigen einen positiven Effekt auf die
Schmelzhaftungswerte für alle so eingesetzten Self-Etch-Systeme.
Ziel dieser Studie ist es nun festzustellen ob durch Anwendung der selektiven
Schmelzätzung bzw. der Etch-and-Rinse-Technik vor dem Auftragen eines EinSchritt-Self-Etch-Adhäsives, in diesem Fall Adper Easy Bond von 3M ESPE, eine
Verbesserung der Randschlussqualität von Klasse-II-Füllungen, sog. Slots, erreicht
wird.
29
5
Material und Methode
5.1.
Übersicht der verwendeten Materialien
Für die vorliegende Studie wurden 64 extrahierte, karies- und füllungsfreie
menschliche Molaren mit je einer zweiflächigen okkluso-approximalen SlotPräparation versehen und danach in 8 Gruppen mit jeweils 8 Zähnen unterteilt. Die
gingivo-approximale Begrenzung aller Slots lag dabei 2 mm unterhalb der SchmelzZement-Grenze (SZG).
Zur Konditionierung der Füllungsflächen wurde AdperTM Easy Bond verwendet.
Sieben der Versuchsgruppen wurden vorher mit Phosphorsäuregel behandelt.
Alle Kavitäten wurden mit dem Komposit FiltekTM Supreme XT A2 Body Shade
nach der Inkrementtechnik gefüllt.
Die Lichtpolymerisation erfolgte mit der Polymerisationslampe PolyLUX II der
Firma KaVo, Biberach/Riß, Deutschland.
Im Versuch wurde der Einfluss der Etch-and-Rinse-Technik auf die Randqualität des
Dentin-Komposit-Verbundes untersucht.
5.2.
Vorbereitung der Probenzähne
Sämtliche Molaren wurden direkt nach der Extraktion in einer 0,5%igen ChloraminT-Lösung aufbewahrt. Diese wurde alle 8 Wochen erneuert.
Aus ca. 100 extrahierten Molaren wurden 64 karies- und füllungsfrei Probezähne
ausgewählt. Die Reinigung der Zahnoberflächen von Zahnstein und verbliebenen
Geweberesten erfolgte mit Scalern und Küretten.
Im Anschluss daran wurden an allen 64 Probenzähnen Black-Klasse-II-Kavitäten,
sogenannte Slots, mit einer oro-vestibulären Ausdehnung von 4 mm, präpariert. Die
mesio-distale Ausdehnung des Kastenbodens betrug 2 mm. Die basale Begrenzung
der Kavität nach approximal lag ca. 2 mm unterhalb der SZG. Die Übergänge von
Kavitätenboden zur Kavitätenwand sowie der Kavitätenboden wurden abgerundet.
Die Präparation erfolgte mit einem roten Winkelstück bei maximaler Drehzahl
(100.000 - 120.000 U/min). Hierfür kamen zylindrische Diamantschleifer mit
abgerundetem Ende (Fa. Hager & Meisinger, Neuss, Deutschland) zum Einsatz.
30
Zuerst wurden blau markierte mit einer Körnung von 65-125 µm zur Erstellung der
Kavität verwendet. Die rot markierten Diamantschleifer mit einer Körnung von 2575 µm dienten der Glättung und Korrektur selbiger.
Es wurde dabei auf senkrechte und weitestgehend parallele Kavitätenwände geachtet.
Zum Schluss wurden alle 64 Probenzähne in 8 Gruppen mit jeweils 8 Zähnen
aufgeteilt und innerhalb einer Gruppe noch mit Ziffern von jeweils 1 bis 8 auf der
füllungsfernen Seite graviert. Dies geschah ebenfalls mittels eines rot markierten
Diamantschleifers.
Die Zähne wurden gruppenweise in mit Wasser gefüllten Kunststoffbehältern
aufbewahrt.
5.3.
Anwendung der Bondingsysteme
In allen 8 Gruppen kam das AdperTM Easy Bond der Firma 3M ESPE zur
Anwendung.
Bei diesem handelt es sich um ein Ein-Schritt-Self-Etch Adhäsiv der sechsten
Generation, d.h. das Ätzen, Primen und Bonden wird hier mit nur einer Flüssigkeit
bewerkstelligt.
Dieses Bond wurde nach Herstellerangaben 20 Sekunden aufgebracht, ca. 10
Sekunden verblasen und danach für 10 Sekunden lichtgehärtet.
In der Kontrollgruppe (Gruppe1) wurde das Bonding nach Gebrauchsanweisung,
also rein self-etch, angewendet. In allen anderen Gruppen wurde vorher mit
ScotchbondTM Etchant der Firma 3M ESPE unterschiedlich lange konditioniert:
In Gruppe 2 und 3 wurde nur der Schmelz selektiv 30 bzw. 15 Sekunden lang geätzt.
Gruppe 4, 5 und 6 erfuhren ebenfalls eine 15sekündige Schmelzätzung, wobei hier
zusätzlich in Gruppe 4 das Ätzgel über das Dentin abgespült wurde.
In den Gruppen 5 und 6 wurde zusätzlich das Dentin 5 bzw. 10 Sekunden lang mit
Ätzgel konditioniert. Dies gelang durch Aufbringen des Phosphorsäuregels auf das
Dentin jeweils 10 bzw. 5 Sekunden nach Applikation auf den Schmelz.
Die Gruppen 7 und 8 wurden mit der Etch-and-Rinse Technik behandelt wobei
sowohl Schmelz als auch Dentin jeweils 15 bzw. 30 Sekunden lang mit dem
ScotchbondTM Etchant in Berührung kamen.
31
Im Folgenden nochmal ein Überblick über die jeweiligen Gruppen:
Gruppen- Ätzzeit des Schmelzes Ätzzeit des Dentins
nummer
in Sekunden
in Sekunden
1
Rein self-etch nach Gebrauchsanweisung
2
30
keine
3
15
keine
4
15
5
15
5
6
15
10
7
15
15
8
30
30
Ätzgel über das
Dentin abgespült
Tabelle 2: Überblick über die Einteilung der Gruppen
In allen Gruppen wurde das Ätzgel nach dem Einwirken mit Wasser abgesprüht und
die Kavität getrocknet bis das weißliche Ätzmuster sichtbar wurde.
Im Anschluss daran erfolgte bei allen Gruppen wie oben beschrieben die
Konditionierung mit AdperTM Easy Bond.
5.4.
Legen
und
Ausarbeitung
der
plastisch
eingebrachten
Kompositfüllungen
Alle Kavitäten wurden mit FiltekTM Supreme XT (Farbe A2; Fa. 3M ESPE), einem
Nano-Komposit, nach der Inkrementtechnik gefüllt. Mindestens 3 Inkremente
wurden mit Hilfe von Kugelstopfern und Heidemannspatel schräg in die Kavität
eingebracht und jedes dieser Inkremente für 40 Sekunden lichtpolymerisiert. Die
Füllung wurde danach sowohl von okklusal als auch von approximal nochmal
jeweils 40 Sekunden lichtgehärtet.
Die okklusale und approximale Ausarbeitung erfolgte mittels rot markierter
Diamantschleifer mit einer Körnung von 25-75 µm unter Wasserkühlung.
32
Zum Glätten der Füllung und Füllungsränder wurden rotierende Soflex-Scheiben
mittlerer Körnung verwendet, da mit diesen sowohl eine Entfernung der
Kompositüberschüsse im Bereich der Füllungsränder als auch eine gute Vorpolitur
gewährleistet wurde. Im Anschluss daran wurde mit Soflex-Scheiben feiner Körnung
sowohl die Füllung als auch die umgebenden Zahnhartsubstanzen hochglanzpoliert.
Der Fokus lag hierbei besonders im approximal-basalen Bereich der Füllung
unterhalb der SZG.
Diese Politur ist klinisch besonders im approximalen Bereich natürlich nicht zu
bewerkstelligen
und
wurde
hier
deshalb
durchgeführt
um
später
im
Rasterelektronenmikroskop eine eindeutige Bewertung des Randschlusses der
Füllung im dentinbegrenzten Bereich zu gewährleisten.
5.5.
Replikaherstellung zur Beurteilung des Komposit-DentinVerbundes
Zur Beurteilung der Füllungsränder im REM wurden vor und nach thermomechanischer Dauerbelastung (TMB) Replikas erstellt.
Dazu wurden die hochglanzpolierten Füllungen und Zahnareale mit Wasser
abgesprüht und mit einem Luftbläser trocken geblasen. Als Abformmaterialien
kamen das hochzeichnende Panasil® binetics putty soft und dessen dünnfließende
Variante Panasil® contact two in one (Fa. Kettenbach Dental, Eschenberg,
Deutschland) in einer Doppelmischtechnik zur Anwendung. Zur Aufnahme der
Materialien dienten Getränkeflaschen-Verschlusskappen aus Kunststoff.
Das knetbare Panasil® binetics putty soft wurde maschinell mittels eines Pentamix-2Gerätes (Fa. 3 M ESPE, Seefeld, Deutschland) angemischt und in die
Verschlusskappen eingebracht wobei der erste nicht optimal gemischte Anteil
verworfen wurde. Das dünnfließende Panasil® contact two in one wurde mit Hilfe
einer Pistole mit Mischkanüle appliziert. Auch hier wurde der erste Anteil verworfen.
Je 4 Verschlussdeckel wurden mit dem knetbaren Putty-Material gefüllt auf das dann
das dünnfließende Silikon in ausreichender Menge appliziert wurde. Im Anschluss
daran wurden umgehend die Probenzähne mit der gefüllten Seite nach unten parallel
zur Deckelunterseite in das Material gedrückt.
33
Nachdem die Abformungen abgebunden waren wurden die Deckelunterseiten mit der
Gruppennummer, der Nummer des Zahnes innerhalb der Gruppe und jeweils einem v
für vorher oder einem n für nachher versehen.
Zur Herstellung der Replikas wurde AlphaDie MF (Farbe elfenbein; Fa. Schütz
Dental,
Rosbach,
Deutschland)
ein
Präzisions-Modellstumpf-Material
auf
Polyurethan-Basis verwendet. Dieses wurde nach Herstellerangaben 30 Sekunden
lang angemischt, blasenfrei in die zuvor versäuberten Abformungen eingefüllt und
bei 2,5 bar in einem Drucktopf für 15 Minuten ausgehärtet. Nach einer Stunde
Lagerung bei Raumtemperatur wurden die Modelle aus den Abformungen entfernt,
auf
Blasen
und
Fehlstellen
überprüft
und
dann
entsprechend
der
Abformungskennzeichnung auf der Rückseite beschriftet. Insgesamt lagen so nach
TMB 128 Replikas vor.
5.6.
Thermo-mechanische Dauerbelastung der Probenzähne
5.6.1. Mechanische Dauerbelastung im Erlanger Kausimulator
Im Erlanger Kausimulator wurden alle 64 Füllungen einer langanhaltenden
mechanischen Dauerbelastung von 100.000 Zyklen unterzogen. Diese simuliert in
vitro die okklusale Belastung bei Mastikation über einen längeren Zeitraum.
Zur besseren Fixierung der Proben im Kausimulator wurde zunächst an allen
Probenzähnen der apikale Wurzelanteil 2-3 mm unterhalb der Füllungsgrenze mittels
einer wassergekühlten Trennscheibe und eines Trimmers entfernt. Im Anschluss
daran wurden sie immer paarweise auf den dafür vorgesehenen Metallträgern fixiert.
Dies geschah mittels eines abgelaufenen Komposits, wobei darauf geachtet wurde,
dass zum einen die beiden approximalen Füllungen mittig und unter Kontakt
positioniert wurden und zum anderen die Füllungsränder aller Zähne immer freilagen
(vgl. Abbildungen 1, 2 und 3 auf der nächsten Seite).
34
Abbildungen 1, 2 und 3: Links: Eine einzelne Testkammer des Erlanger Kausimulators;
Mitte: Der in der Kammer enthaltene Probenhalter mit zwei
befestigten Probenzähnen;
Rechts: Okklusale Darstellung der beiden Probenzähne.
Als Antagonisten dienten Steatit-Kugeln, welche mit UHU plus endfest 300 (Fa.
UHU, Bühl/Baden, Deutschland) in die dafür vorgesehenen Halterungen geklebt
wurden. Diese trafen nach Fixierung im Kausimulator auf beide Randleisten der
Kompositfüllungen der Probenzähne entsprechend der intraoralen Verhältnisse bei
maximaler Interkuspidation.
Die Dauerbelastung erstreckte sich über 100.000 Zyklen mechanischer Wechsellast
von 50 N bei einer Belastungsfrequenz von 0,5 Hz. Um möglichst gut die in vivoBedingungen zu simulieren und damit die Zähne nicht austrocknen wurden sie
während des Vorgangs von 37°C warmen Wasser umspült.
Abbildung 4: Erlanger Kausimulator mit 8 bestückten Testkammern
35
Da 8 Kammern für insgesamt 16 Zähne zur Verfügung standen wurde der Vorgang
dieser Dauerbelastung 4 Mal durchgeführt, wobei vor jedem neuen Durchgang jede
Kammer einzeln auf 50 N geeicht wurde.
5.6.2. Thermische Dauerbelastung
Im Anschluss an die mechanische wurden die Probenzähne einer thermischen
Dauerbelastung ausgesetzt. Diese erfolgt in einem Thermocyclinggerät der Firma
Willytec (München, Deutschland). Hierbei wurden die Zähne während 2500 Zyklen
jeweils 15 Sekunden lang abwechselnd in 5°C kaltes und 55°C warmes Wasser
getaucht. Die Abtropfdauer nach jedem Bad betrug dabei jeweils 15 Sekunden.
Nach Abschluss der Dauerbelastungen erfolgte eine erneute Replikaherstellung
(siehe Kapitel 5.5.) als Grundlage für die REM-Auswertung.
5.7.
Bildgebende Analyse zur Beurteilung des Komposit-Dentin-
Verbundes
5.7.1. Vorbereitung der Replikas
Da für die Beurteilung nur die Approximalfläche der Füllungen und hier speziell der
apikale Füllungsbereich so wie die SZG eine Rolle spielte, wurden alle 128 Replikas
so getrimmt, dass eben diese Flächen parallel zur Unterlage waren.
Im Anschluss daran wurden die zu untersuchenden Replikas mit Hilfe der
Graphitpaste Leit-C-Plast (Fa. Neubauer Chemikalien, Münster, Deutschland) auf
zylindrischen Aluminiumträgern fixiert und so ausgerichtet, dass der zu beurteilende
Füllungsrand parallel zur Unterlage verlief.
Nachdem die Replikas mit Isopropanol und Wattestäbchen gereinigt und mit
Druckluft von etwaigem Staub und anderen Partikeln befreit waren, wurden sie mit
reinem Gold besputtert um ihre Oberfläche elektrisch leitfähig zu machen. Erst
dadurch wird eine Bildgebung im REM möglich gemacht.
Unter
Besputtern
(engl.
to
sputter:
zerstäuben)
versteht
man
eine
Beschichtungstechnik, bei der Atome aus einem Festkörper durch Beschuss mit
36
energiereichen Ionen herausgeschlagen werden, in die Gasphase übergehen und sich
auf einem Objekt, in diesem Fall den Replikas, niederschlagen.
Dies geschah mit Hilfe des Beschichtungsgerät Balzers SCD 050 Sputter Coater (Fa.
BAL-TEC AG, Balzers, Liechtenstein). Dabei wurden Replikas bei einer angelegten
Stromstärke von 30 mA im Hochvakuum für 120 Sekunden mit reinem Gold
besputtert.
Abbildung 5: Besputterte Probenreplikas
Abbildung 6: Einzelnes für die Bildgebung
vorbereitetes Probenreplika
5.7.2. Rasterelektronenmikroskopische Bildgebung
Für die REM-Bilder zur Beurteilung der Füllungsränder speziell im Bereich der SZG
wurde das Rasterelektronenmikroskop ISI-SR-50 (Fa. International Scientific
Instruments, Milpitas, CA, USA) verwendet. Es wurden hierbei jeweils sowohl
Übersichtsaufnahmen mit einer 20-fachen Auflösung als auch Detailaufnahmen der
Ränder mit einer 200-fachen Auflösung erstellt.
Zur Darstellung und Bearbeitung der Bilder wurde die Software Digital Image
Processing System 2.6 verwendet.
37
6
Ergebnisse
6.1.
Anmerkungen
Bei der Auswertung der Ergebnisse wurden speziell die Füllungsränder zum Schmelz
und zum Dentin im Bereich der Schmelz-Dentin-Grenze betrachtet und auf
Randspaltbildung hin untersucht. Der Füllungsrand wurde hierbei in diesem Bereich
in einen schmelzbegrenzten und einen dentinbegrenzten Abschnitt unterteilt und der
Übergang der Füllung zu den jeweiligen Zahnhartsubstanzen qualitativ beurteilt.
Im Folgenden werden die einzelnen Gruppen nicht mit ihrer oben angegebenen
Gruppennummer sondern mit der jeweiligen Anwendungstechnik des Adper Easy
Bond Systems aufgeführt um die jeweilige Ätzstrategie zu verdeutlichen.
6.2. Auswertung
In der „rein self-etch Gruppe“ waren sowohl vor als auch nach TMB besonders im
schmelzbegrenzten Füllungsbereich Randspalten sichtbar. Der Übergang der Füllung
zum Dentin wies dagegen keine Randspalten auf.
Abbildung 7: REM-Übersichtsaufnahme eines Probenreplikas der „rein self-etch“- Gruppe
vor TMB.
38
Abbildung 8: Übersichtsaufnahme eines Probenreplikas der „rein self-etch“- Gruppe
nach TMB.
Abbildung 9 und 10: REM-Detailaufnahmen der Füllungsränder der „rein self-etch“Gruppe nach TMB.
39
Die untersuchten Proben der „30 Sekunden selective enamel etch“ – Gruppe wiesen
speziell im Bereich der Schmelz-Dentin-Grenze eine Abnahme der Randqualität auf,
während die Übergänge zum Dentin unauffällig waren.
Abbildung 11: Detailaufnahme des Füllungsrandes im Bereich der SZG einer Probe der
„30 Sekunden selective enamel etch“ – Gruppe nach TMB.
Hingegen zeigte die Gruppe mit nur 15 Sekunden selektiver Schmelzätzung eine
weitaus geringer ausgeprägte Spaltbildung zum Schmelz und zum Dentin im Bereich
der Schmelz-Dentin-Grenze (auch SZG) als in der Gruppe, in der der Schmelz 30
Sekunden selektiv geätzt wurde.
Abbildung 12: Detailaufnahme des Füllungsrandes im Bereich der SZG einer Probe der
„15 Sekunden selective enamel etch“- Gruppe nach TMB.
40
Bei der Gruppe, bei welcher das Ätzgel nach 15 Sekunden über das Dentin abgespült
wurde, konnten keine Spalten im Bereich der SZG gefunden werden. Jedoch fanden
sich Randspalten im Übergangsbereich der Füllung zum Dentin.
Abbildung 13: Übersichtsaufnahme einer Probe der Gruppe 4 nach TMB.
Abbildung 14: Detailansicht des Füllungsrandes im Bereich der SZG der Probe aus
Abbildung 13 (Gruppe 4) ohne erkennbaren Randspalt.
41
Die Gruppe mit 15 Sekunden Schmelz- und 5 Sekunden Dentinätzung wies
erkennbare Randspalten sowohl zum Dentin als auch zum Teil zum Schmelz im
Bereich der SZG auf.
Abbildungen 15 und 16: Detailaufnahmen der Füllungsränder im Bereich der SZG einer
Probe der Gruppe 5 nach TMB mit deutlich erkennbaren
Randspalten zum Dentin aber auch zum Schmelz.
Bei der Gruppe mit 15 Sekunden Schmelz- und 10 Sekunden Dentinätzung waren
kaum Randspalten im dentinbegrenzten Füllungsbereich feststellbar, auch hier war
der Übergang der Füllung zum Schmelz ebenfalls relativ unauffällig.
Abbildung 17: Übersichtsaufnahme der Füllungsränder einer Probe der Gruppe 6 nach
TMB.
42
Abbildungen 18 und 19: Detailbilder der Füllungsränder im Bereich der SZG der Probe aus
Abbildung 17.
Bei Anwendung der Etch-and-Rinse-Technik für 15 Sekunden vor dem Bonden
nahm sowohl im Bereich der SZG als auch im dentinbegrenzten Füllungsabschnitt
die Randqualität der Proben kaum ab. Auch die Übergänge zum Schmelz wiesen nur
eine geringe Spaltbildung auf.
Abbildung 20: Detailaufnahme des Füllungsrandes im Bereich der SZG einer Probe der
„15 Sekunden etch-and-rinse“- Gruppe nach TMB ohne erkennbaren
Randspalt.
43
Die schlechtesten Ergebnisse wiesen die Proben auf, bei denen Schmelz und Dentin
30 Sekunden lang geätzt wurden. Die Randspalten verliefen bei diesen in weiten
Teilen des dentinbegrenzten Füllungsabschnitts.
Abbildung 21: Übersichtsaufnahme einer Probe der Gruppe „30 Sekunden etch-and-rinse“
nach TMB. Bereits in dieser Vergrößerung lassen sich Randspalten fast im
gesamten dentinbegrenzten Füllungsrandbereich erkennen.
Abbildung 22: Detailansicht des Füllungsrandes der Probe aus Abbildung 21 mit deutlich
erkennbaren Randspalten.
44
Im Rahmen der vorliegenden Studie wurde außerdem in enger Zusammenarbeit mit
Herrn Professor FRANKENBERGER eine quantitative Randspaltanalyse der 64
Kompositfüllungen durchgeführt. Die hierbei angewandten unterschiedlichen Ätztechniken vor dem Bonden mit Adper Easy Bond und die Aufteilung in 8 Gruppen
mit jeweils 8 Proben vor und nach TMB entsprechen denen dieser Studie [40].
Die statistische Auswertung ergab folgende Werte:
Gruppe
% der spaltfreien Füllungsränder (SD)
zum Schmelz
zum Dentin
initial
nach TMB
initial
nach TMB
84,5 (9,8)B
39,2 (11,8)B
100
48,8 (7,4)B
30s SEE
100A
88,3 (8,9)A
100
45,3 (5,5)B
15s SEE
100A
87,5 (10,0)A
100
47,5 (6,5)B
15s SEE ROD
100A
88,9 (7,9)A
100
51,0 (6,6)B
15s SEE Dentin 5s
100A
86,3 (9,4)A
100
49,8 (5,3)B
15s SEE Dentin 10s
100A
88,9 (8,3)A
100
59,3 (5,4)A
15s E+R
100A
87,3 (10,1)A
100
57,5 (7,8)A
30s E+R
100A
91,0 (9,3)A
95,4 (3,5)
40,4 (9,4)C
nach Anleitung
Tabelle 3: Statistische Auswertung
Die Werte wurden mit Kruskal-Wallis- und Mann-Whitney-U-Tests analysiert.
Sie zeigen deutlich, dass die Anwendung von Adper Easy Bond nach Anleitung bereits direkt nach dem Legen der Füllung
signifikant schlechtere Ergebnisse im
schmelzbegrenzten Füllungsbereich hervorbringt als alle anderen Gruppen mit vorherigem Ätzen der Zahnhartsubstanzen (p < 0,05). Im dentinbegrenzten Füllungsbereich führt ein 30 sekündiges Überätzen des Dentins zu den schlechtesten Randspaltqualitäten bereits vor TMB.
Auffällig sind auch die Ergebnisse nach TMB. Besonders bei Verarbeitung des
Bondings nach Herstellervorgabe kommt es im Vergleich zu allen anderen Gruppen
zu einer deutlich stärkeren Spaltenbildung der Füllung im Schmelzbereich (p < 0,05).
Während alle angewandten Ätzverfahren verhältnismäßig gute Ergebnisse lieferten.
Betrachtet man die Ränder im Bereich des Dentins so stellt man fest, dass eine vorherige Dentinätzung für 10 bzw. 15 Sekunden einen positiven Effekt auf die Randspaltqualität der Füllung hat und deutlich bessere Ergebnisse liefert als alle anderen
45
Gruppen. Die schlechtesten Werte lieferte die Anwendung der Etch-and-Rinse Technik für 30 Sekunden (p < 0,05). Hierbei fanden sich nach TMB im dentinbegrenzten
Füllungsbereich die meisten Randspalten.
Die Ergebnisse nach statistischer Auswertung der Ränder entsprechen somit denen
der qualitativ ermittelten Daten.
46
7
Diskussion
7.1.
Diskussion der Studie
7.1.1. Material und Methode
Prinzipiell liefern klinische Studien eine sehr gute Grundlage für die Bewertung von
Bondingsystemen und zur Ermittlung von Langzeitergebnissen. Diese Studien sind
jedoch meistens relativ aufwändig zu planen und durchzuführen. Auch die
Reproduzierbarkeit ist nicht immer ganz einfach. Desweiteren sind solche Studien
meist von sehr vielen äußeren Einflüssen abhängig. Aus diesem Grund werden
Adhäsivsysteme oft in Laborstudien [92,119] untersucht. Jedoch lassen sich die
Laborergebnisse oft nicht direkt auf die klinische Situation übertragen.
Die vorliegende Studie ist so eine reine in vitro Studie.
Hierfür wurden ausschließlich extrahierte, menschliche Weisheitszähne verwendet.
Diese waren sowohl karies- als auch füllungsfrei.
Das Bondingsystem Adper Easy Bond wurde genau entsprechend der beiliegender
Anleitung angewendet.
Da die Zähne logischerweise keine Approximalkontakte zu Nachbarzähnen
aufwiesen, wurden keine für das Legen von approximalen Füllungen notwenigen
Materialien gebraucht. Auch konnte eine optimale Trockenlegung der Kavität, die
Ausarbeitung der Füllung und Füllungsränder sowie eine bestmögliche Politur ohne
störenden Nachbarzahn gewährleistet werden. Diese Möglichkeiten sind dem
Behandler bei der intraoralen Versorgung von Patienten natürlich nur bedingt
gegeben.
Da aber in dieser Studie bei allen Gruppen bis auf die Ätzstrategie die gleiche
Präparations-, Bonding- und Legetechnik sowie die gleiche Ausarbeitung der
Füllung Anwendung fand, ist eine Beurteilung der Unterschiede in der
Randspaltqualität der einzelnen Gruppen untereinander und auch im Hinblick auf die
Qualität des Bondingsystems und der Ätztechnik durchaus möglich.
Desweiteren wurden sämtliche Materialien streng nach Herstellerangaben verwendet
und die Ergebnisse immer wieder kontrolliert, wodurch Fehler minimiert werden
sollten.
47
Sämtliche Probenzähne wurden durchgehend feucht zuerst in Chloramin-T-Lösung
und nach dem Legen der Füllungen in Wasser gelagert. Dies geschah zum einen um
eine Austrocknung und damit eine Veränderung der Zahnhartsubstanzen zu
verhindern und zum anderen um die orale Situation, genauer gesagt die Benetzung
mit Speichel, nachzuempfinden und durchgehend zu gewährleisten.
Bei diesen in vitro Tests ist es notwendig die Bedingungen so nah wie möglich an die
oralen Gegebenheiten anzunähern um die Übertragbarkeit der gewonnen Ergebnisse
auf die klinische Situation zu erleichtern. So führt z.B. die Lagerung der gefüllten
Zähne im wässrigen Milieu dazu, dass die verwendeten Kunststoffe in geringen
Mengen Wasser aufnehmen und genau die gleiche Situation ereignet sich auch im
Mund des Patienten nach dem Legen einer Füllung.
Sowohl die mechanische Dauerbelastung im Kausimulator als auch die thermische
Dauerbelastung im Thermocycler stellten ein reproduzierbares, standardisiertes
Verfahren dar um die thermo-mechanische Dauerbelastung der Füllungen in der
Mundhöhle nachzuempfinden [5]. So stellt die thermische Dauerbelastung die
Situation bei Aufnahme von Lebensmitteln unterschiedlicher Temperatur dar. Die
mechanische Dauerbelastung im Kausimulator simuliert die Kräfte, die bei
Mastikation auf den Zahn-Füllungs-Verbund wirken.
Auch bei Einsatz der Technik wurde genauestens auf die Einhaltung der Parameter
und Werte geachtet, wobei auch hier immer geringe Abweichungen möglich sind.
Diese sind aber im Patientenmund ebenso gegeben und sollten das Ergebnis nicht
negativ beeinflussen.
7.1.2. Angewendete Adhäsivtechnik
Beim Ätzen der jeweiligen Zahnhartsubstanzen wurde genau darauf geachtet, dass
die einzelnen Bereiche auch jeweils für die entsprechende Zeit angeätzt wurden.
Dennoch ist gerade im Übergangsbereich vom Schmelz zum Dentin diese Vorgabe
schwer einzuhalten, da zum einen die Dosierung des Ätzgels nicht optimal zu
bewerkstelligen ist und zum anderen das applizierte Scotchbond, abhängig von der
Feuchtigkeit der Kavität, der Raumtemperatur, der Schwerkraft und vielen anderen
Faktoren, in geringem Maße an der Oberfläche entlang fließt. So kommt es gerade
bei der selektiven Schmelzätzung mit und ohne zusätzliche Ätzung des Dentins in
den Randbereichen des Dentins zum Schmelz zum Teil zu einer längeren Exposition
48
mit dem Säuregel als vorgesehen. Als Folge lassen sich nach der thermomechanischen Dauerbelastung speziell im Bereich der SZG Randspalten zwischen
Füllung und Dentin am Übergang zum Schmelz feststellen. Dieser Effekt kann
natürlich durch exaktes Auftragen des Gels minimiert werden.
Bei dem verwendeten Dentinadhäsiv Adper Easy Bond handelt es sich um ein EinSchritt-Self-Etch-Adhäsiv, welches sowohl auf feuchtem wie auch auf trockenem
Schmelz und Dentin haften soll. In dieser Studie wurden die Kavitäten vor dem
Bonden nur solange getrocknet bis das Ätzmuster des Schmelzes bei den vorher
angeätzten Zähnen sichtbar wurde. Die Kavitäten der Gruppe, in der nur das Adhäsiv
aufgetragen wurde, wurden genauso lange getrocknet wie alle anderen auch. Damit
sollte ein Austrocknen des Dentins verhindert werden.
Das Adper Easy Bond wurde entsprechend der Gebrauchsanweisung im L-Pop
Applikationssystem angemischt, für 20 Sekunden aufgetragen, dann für
10
Sekunden verblasen und 10 Sekunden lang lichtgehärtet. Ein wiederholtes Auftragen
und Verblasen des Bondings vor der Lichtpolymerisation fand nicht statt.
7.2.
Interpretation der Studie
7.2.1. Vorbemerkungen
Bevor im Folgenden genauer auf die Ergebnisse eingegangen wird ist anzumerken,
dass diese Studie weder eine objektive Erfassung der durch das Bondingsystem
erreichten Haftkräfte, noch eine Erklärung der Ergebnisse liefert. Für diesen Zweck
werden weitere Studien und andere Prüfverfahren benötigt.
Außerdem lassen sich die Ergebnisse nicht direkt auf die intraorale Situation
anwenden, da diese in vitro Studie unter optimierten Laborbedingungen durchgeführt
wurde. Probleme wie eingeschränkte Sicht, kariöse Defekte, Trockenlegung,
behinderte Ausarbeitung und Politur, verminderte Patientencompliance, etc. waren
nicht vorhanden. Somit dürften also in der klinischen Situation schlechtere
Ergebnisse zu erwarten sein.
49
7.2.2. Diskussion der Ergebnisse
Wie zu erwarten war nahmen die Randspalten nach TMB in fast allen Gruppen zu.
Die „rein self-etch“ Gruppe, bei der keine Ätzung der Zahnhartsubstanzen vor
Anwendung des Bondingsystems durchgeführt wurde wies zudem bereits vor der
TMB eine Randspaltbildung im schmelzbegrenzten Füllungsbereich auf.
Proben der Gruppen „30 Sekunden selektive Schmelzätzung“ und „30 Sekunden
Etch-and-Rinse“ wiesen Randspalten im Bereich der Schmelz-Dentin-Grenze auf,
was wahrscheinlich auf eine Überätzung der Zahnhartsubstanzen zurückzuführen ist.
Die Gruppen mit jeweils 15 Sekunden Schmelzätzung wiesen durchweg im
Schmelzbereich nur geringe bis keine Randspalten auf.
Wohingegen die dentinbegrenzten Füllungsbereiche
nach einem Ätzen von 5
Sekunden und weniger eine deutliche Abnahme der Randspaltqualität aufwiesen.
Die schlechtesten Ergebnisse im Bereich des Dentin-Füllungs-Verbundes lieferte die
Gruppe mit 30 Sekunden Etch-and-Rinse. Bei den Proben dieser Gruppe liefen die
Randspalten fast über den gesamten dentinbegrenzten Füllungsabschnitt.
Die geringe Randspaltbildung zum Dentin bei vorhergehender Ätzung des selbigen
für 10 bzw. 15 Sekunden legen nahe, dass eine Dentinätzung bei Anwendung des
Ein-Schritt-Self-Etch-Adhäsives Adper Easy Bond einen positiven Einfluss auf die
Randspaltqualität vor und nach TMB hat.
Eine mögliche Pulpaschädigung sowie postoperative Hypersensibilitäten bei Ätzung
des Dentins wurden in dieser Studie nicht weiter untersucht, sollten aber dennoch
bedacht werden.
Die sauren Bestandteile der Ein-Schritt-Self-Etch-Adhäsive sind speziell auf die
Schmierschicht und das darunterliegende Dentin eingestellt. Sie sind in der Lage
sowohl die Schmierschicht als auch Teile des Dentins zu durchdringen und zu
demineralisieren.
Durch vorheriges Anätzen des Dentins, und sei es nur das Abspülen des Ätzgels über
das Dentin, kommt es sowohl zum Verlust der Schmierschicht als auch bei längeren
Ätzzeiten zu einer Demineralisation der Zahnhartsubstanzen. Das Bonding kann
weiter in die tiefer demineralisierten Bereiche eindringen und es kommt auch nach
einer TMB im feuchten Milieu kaum zur Spaltbildung.
Da die Gruppen mit 15 Sekunden selektiver Schmelzätzung durchweg gute
Ergebnisse im Bereich des Schmelz-Komposit-Verbundes lieferten ist ein neutraler
50
bis positiver Effekt der selektiven Schmelzätzung auf die Randqualität denkbar.
Dennoch sollte auch hier eine Ätzzeit von 15 Sekunden nicht überschritten werden,
da es sonst auch im Schmelzbereich zu einer Überätzung kommen kann, was sich
wiederum positiv auf die Randspaltbildung auswirken kann.
Außerdem ist zu bedenken, dass eine reine selektive Schmelzätzung schwierig zu
bewerkstelligen ist und es gerade im Bereich der SZG sehr häufig zu einem Anätzen
des angrenzenden Dentins kommen kann.
Bei einer Ätzzeit von 10 bis 15 Sekunden stellt sich jedoch bei dem hier getesteten
Adper Easy Bond ein durchaus positiver Effekt auf die Randqualität dar.
Zusammenfassend ergibt sich, dass eine Dentinätzung für 10 bis 15 Sekunden bei
Anwendung von Adper Easy Bond die Randspaltbildung im dentinbegrenzten
Füllungsbereich signifikant verringert.
Somit wirkt sich eine 15 Sekunden dauernde Ätzung mit der Etch-and-RinseTechnik bei Anwendung von Adper Easy Bond positiv auf die Randspaltqualität der
Füllung aus.
Längere Ätzzeiten führen jedoch zu deutlich schlechteren Ergebnissen.
7.3.
Vergleich mit ähnlichen Untersuchungen
Mehr denn je ist man heute bemüht neue Bondingsysteme zu entwickeln und bereits
bestehende zu verbessern. Es wundert also nicht, dass zu jedem neuen
Adhäsivsystem bereits zur Markteinführung etliche Studien existieren und auch
nachdem dieses bereits erhältlich ist weiter geforscht wird. So auch bei dem in dieser
Studie verwendeten Adper Easy Bond.
Im Folgenden wird auf ein paar Forschungen, die sich mit der Auswirkung von
Ätztechniken auf das Adhäsivsystem Adper Easy Bond oder auf entsprechende Einbzw. Zwei-Schritt-Self-Etch-Adhäsive befassen, genauer eingegangen.
7.3.1. Ergebnisse anderer Autoren
So untersuchten FRANKENBERGER und Mitarbeiter in einer 2008 veröffentlichen
Studie unteranderem den Einfluss der selektive Schmelzätzung und der Etch-andRinse-Technik auf die Randspaltbildung nach TMB bei Anwendung der Zwei-
51
Schritt-Self-Etch-Adhäsive AdheSE (Fa. Ivoclar Vivadent, Schaan, Liechtenstein)
und Clearfil SE Bond (Fa. Kuraray, Okayama, Japan). Die Anwendung der
Adhäsivsysteme zeigte mit vorheriger Schmelzätzung bessere Ergebnisse als ohne.
Wurde aber bei der Etch-and-Rinse-Technik das Dentin mitgeätzt waren die Randqualität im dentinbegrenzten Füllungsbereich deutlich schlechter [44].
Die Forschungsarbeit von IKEDA und Mitarbeitern befasste sich unteranderem ebenfalls mit dem Einfluss der Dentinätzung bei Andwendung von Adper Easy Bond auf
die Haftung am Dentin. Nach thermischer Dauerbelastung wiesen die vorher
angeätzten Proben im Bezug auf die Scherkräfte schlechtere Werte auf als die ohne
Dentinätzung. So diagnostizierte diese Studie keine Verbesserung der Dentinhaftung
von Ein-Schritt-Self-Etch-Adhäsiven bei vorheriger Ätzung des Dentins [62].
TASCHNER und BRESCHI beschäftigten sich in einer aktuellen Studie mit den
Auswirkungen des Dentinätzens vor der Anwendung von Adper Easy Bond auf die
Haftkraft der Füllung am Dentin. Sie kamen zu dem Ergebnis, dass ein vorheriges
Anätzen des Dentins die Haftung der Füllung am Dentin erhöht [113].
7.3.2. Vergleich der Literatur mit den Ergebnissen dieser Studie
Die Ergebnisse der vorliegenden Literatur stimmen zum größten Teil mit denen
dieser Studie überein. Zwar steht die Forschungsarbeit von IKEDA und Mitarbeitern
im Widerspruch dazu, doch ist anzumerken, dass in dieser Studie Rinderzähne und
keine menschlichen Molaren verwendet wurden. Außerdem wurden nur die
Scherkräfte und weder die Haftkräfte noch die Ränder untersucht.
Auch wenn sich die Ätzung mit Phosphorsäure bei Anwendung von Zwei-SchrittSelf-Etch-Adhäsive auf die Haftung am Dentin negativ auswirkt, so hat sie doch
einen positiven Effekt auf die Haftung der Füllung zum Schmelz. Dieser
unterstützende Effekt auf die Schmelzhaftung ließ sich auch bei dem hier getesteten
Ein-Schritt-Self-Etch-Adhäsiv nachweisen.
Die Arbeit von TASCHNER und BRESCHI unterstützt die Annahme, dass ein
Anätzen des Dentins vor dem Bonden mit Adper Easy Bond durchaus einen
positiven Effekt auf die Haftung der Füllung am Dentin hat. Hier wurde jedoch nur
auf die Lagerung in feuchtem Milieu eingegangen und keine TMB durchgeführt.
52
7.4.
Fazit
Mehr denn je wird heute an der Entwicklung neuer Füllungsmaterialien und
Bondingsysteme gearbeitet. Hierbei stellen die Polymerisationsschrumpfung und die
damit entstehenden Spannungen zwischen Komposit und Bond eines der
Hauptprobleme der modernen Füllungswerkstoffe da.
Im Bereich der Adhäsivsysteme ist man darum bemüht die Verarbeitungszeit zu
minimieren und gleichzeitig die Verbundfestigkeit zu den Zahnhartsubstanzen zu
verbessern. Im Zuge dieser Entwicklung ist zusätzlich zu einer Verbesserung der
Zusammensetzung der Bonding Agents die Suche nach neuen Anwendungstechniken
unabdingbar. Es wundert also nicht, dass man sich auf bewährte Methoden besinnt.
Bis heute zählen Vier- bzw. Drei-Schritt-Etch-and-Rinse-Adhäsive wie Syntac, bei
denen die Zahnhartsubstanzen vorher mit Phosphorsäure geätzt werden, auf Grund
ihrer guten Verbundfestigkeit immer noch zum „Golden Standard“.
Da die modernen Self-Etch-Adhäsive bereits milde Säuren, die die Schmierschicht
und das Dentin penetrieren können, enthalten und man ein Überätzen des Dentins
vermeiden wollte, kam man auf die Idee nur den Schmelz zu ätzen. Die selektive
Schmelzätzung
vor
Anwendung
des
jeweiligen
Self-Etch-Adhäsivs
sollte
postoperative Hypersensitivitäten, die durch ein Anätzen des Dentins entstehen
können, reduzieren und den Verbund zum Schmelz verbessern.
Außerdem zeigte sich in vielen Studien, dass ein zusätzliches Ätzen mit
Phosphorsäure die Verbundfestigkeit zwischen Adhäsiv und Dentin auf Dauer
verringert [44,52,53,63].
Da bereits die selektive Schmelzätzung bei der Verwendung von Zwei-Schritt-SelfEtch-Adhäsiven einen durchaus positiven Effekt auf die Haftung der Füllung am
Zahn hat, ist es selbstverständlich, dass bei Einführung neuer Ein-Schritt-Self-EtchAdhäsive auch immer die Auswirkungen unterschiedlicher Ätztechniken auf den
Zahn-Adhäsiv-Komposit-Verbund untersucht werden. Die hier vorliegende Studie
knüpft an diese Entwicklung an.
Anders als bei den erhältlichen Zwei-Schritt-Self-Etch-Adhäsive führt beim EinSchritt-Self-Etch-Adhäsiv Adper Easy Bond eine Ätzung des Dentins für 10 bis 15
Sekunden zu einer Verbesserung der Randqualität. Kürzere oder längere Ätzzeiten
erhöhen hingegen die Randspaltdichte zum Dentin.
53
Eine Schmelzätzung von 15 Sekunden zeigte jedoch einen deutlich positiven Effekt
auf die Randspaltqualität der Füllungen im Schmelzbereich.
Die schlechtesten Ergebnisse sowohl im Schmelz- als auch im Dentinbereich waren
bei der Anwendung der Etch-and-Rinse-Technik für 30 Sekunden zu beobachten.
Auch ergaben sich bei der Anwendung von Adper Easy Bond ohne ein vorheriges
Anätzen speziell im Schmelzbereich schlechtere Resultate.
Somit ergibt sich abschließend, dass bei der Verwendung von Adper Easy Bond ein
Ätzen des Schmelzes und des Dentins im Sinne der Etch-and-Rinse-Technik für 15
Sekunden durchaus empfehlenswert ist auch wenn hierfür ein bisschen mehr Zeit
investiert werden muss.
54
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64
9
Abkürzungsverzeichnis
4-META
4-Methacryloloxyethyltrimellitatanhydrid. 20
Bis-GMA
Bisphenol-Glycidylmethacrylat: 2,2-Bis-(4-(2-Hydroxy-3-Methacryloxy-propoxy)phenyl)propan; sog. ”Bowen-Monomer“. 7-9, 13,
14, 19, 20
GIZ
Glasionomerzement. 11, 12
HEMA
2-Hydroxyethylmethacrylat. 19, 20
MMA
Methylmethacrylat. 7, 8, 19
NPG-GMA
N-Phenylglycin und Glycidylmethacrylat. 18, 19
PMMA
Polymethylmethacrylat. 7
REM
Rasterelektronenmikroskop. 32, 35-38
SZG
Schmelz-Zement-Grenze. 29, 32, 34, 36, 39-42, 48, 50
TEGDMA
Tetraethylenglycoldimethacrylat. 8, 9, 13, 14, 20
TMB
Thermo-mechanische Dauerbelastung. 32, 33, 37-45, 49-51
UDMA
Urethan-Dimethacrylat. 8, 9, 13, 14, 20
65
10
Abbildungsverzeichnis
1
Eine einzelne Testkammer des Erlanger Kausimulators
2
Der in der Kammer enthaltene Probenhalter mit zwei
34
befestigten Probenzähnen
34
3
Okklusale Darstellung der beiden Probenzähne
34
4
Erlanger Kausimulator mit 8 bestückten Testkammern
34
5
Besputterte Probenreplikas
36
6
Einzelnes für die Bildgebung vorbereitetes Probenreplika
36
7
REM-Übersichtsaufnahme eines Probenreplikas der „rein self-etch“
- Gruppe vor TMB.
8
Übersichtsaufnahme eines Probenreplikas der „rein self-etch“- Gruppe
nach TMB.
9,10
38
Detailaufnahme des Füllungsrandes im Bereich der SZG einer Probe
der „30 Sekunden selective enamel etch“ – Gruppe nach TMB.
12
38
REM-Detailaufnahme der Füllungsränder der „rein self-etch“- Gruppe
nach TMB.
11
37
39
Detailaufnahme des Füllungsrandes im Bereich der SZG einer Probe
der „15 Sekunden selective enamel etch“- Gruppe nach TMB.
39
13
Übersichtsaufnahme einer Probe der Gruppe 4 nach TMB.
40
14
Detailansicht des Füllungsrandes im Bereich der SZG der Probe aus
Abbildung 13 (Gruppe 4).
40
15/16 Detailaufnahmen der Füllungsränder im Bereich der SZG einer Probe
der Gruppe 5 nach TMB.
17
41
Übersichtsaufnahme der Füllungsränder einer Probe der Gruppe 6
nach TMB.
41
18/19 Detailbilder der Füllungsränder im Bereich der SZG der Probe aus
Abbildung 17.
20
Detailaufnahme des Füllungsrandes im Bereich der SZG einer Probe der
„15 Sekunden etch-and-rinse“- Gruppe nach TMB.
21
22
42
42
Übersichtsaufnahme einer Probe der Gruppe „30 Sekunden
etch-and-rinse“ nach TMB.
43
Detailansicht des Füllungsrandes der Probe aus Abbildung 21.
43
66
11
Danksagung
Mein Dank gilt Herrn Prof. Dr. A. Petschelt für die freundliche Bereitstellung
sämtlicher laboratorischer Einrichtungen der Zahnklinik 1 Zahnerhaltung und
Parodontologie, die für die Erstellung dieser Arbeit benötigt wurden.
Insbesondere danke ich meinem Doktorvater, Herrn Prof. Dr. med. dent. Roland
Frankenberger, für die Überlassung des Dissertationsthemas und die hervorragende
Unterstützung und Betreuung meiner Arbeit.
Des Weiteren möchte ich mich bei Frau Gudrun Amberger bedanken, die mich bei
der Auswertung der Proben am Rasterelektronenmikroskop so tatkräftig unterstützt
hat.