3D-gedruckte Materialien werden zunehmend auch für definitive Restaurationen eingesetzt. Doch wie verhalten sich ihre Oberflächen in der Mundhöhle? Denn neben Festigkeit, Ästhetik und Präzision entscheidet auch die Anlagerung von Biofilm darüber, wie sich ein Restaurationsmaterial langfristig bewährt. Eine Studie hat sich damit näher beschäftigt.
Die Oberflächenkonditionierung für die adhäsive Befestigung von dentalen Restaurationen umfasst mechanische und chemische Vorbehandlungsschritte. Die hier vorgestellte Untersuchung beleuchtet beide Verfahren und zeigt deren Bedeutung für eine sichere und dauerhafte adhäsive Befestigung.
Der zunehmende Einsatz additiver Fertigungstechnologien in der Zahnmedizin eröffnet neue Möglichkeiten für die Herstellung individueller dentaler Restaurationen. Der schichtweise Aufbau im 3D-Druck ermöglicht komplexe Geometrien und macht Verfahren wie Stereolithografie (SLA) und Digital Light Processing (DLP) zu einer attraktiven Option für die Herstellung polymerbasierter provisorischer und zunehmend auch definitiver festsitzender Zahnersatzversorgungen (Fixed Dental Prostheses, FDPs) [1].
Für den langfristigen klinischen Erfolg 3D-gedruckter Restaurationen sind neben mechanischen Eigenschaften und ästhetischen Anforderungen insbesondere biologische Aspekte von großer Bedeutung [2]. Die Oberfläche einer dentalen Versorgung stellt den direkten Kontaktbereich zur oralen Umgebung dar und beeinflusst maßgeblich die Anlagerung von Mikroorganismen sowie die Entwicklung bakterieller Biofilme. Eine ausgeprägte Biofilmbildung kann zu Verfärbungen, Gingivairritationen, Gingivitis und Sekundärkaries führen und damit die Lebensdauer und Ästhetik einer Restauration beeinträchtigen [3, 4].
Die mikrobielle Besiedlung dentaler Materialien wird von deren chemischer Zusammensetzung und Oberflächeneigenschaften wie Rauheit und Benetzbarkeit beeinflusst [5]. Aktuelle Studien deuten jedoch darauf hin, dass nicht die Rauheit allein, sondern die gesamte Oberflächenstruktur die initiale Biofilmadhäsion bestimmt [6]. Während die mechanischen Eigenschaften 3D-gedruckter dentaler Materialien bereits umfassend untersucht wurden, ist ihr Verhalten gegenüber komplexen oralen Biofilmen bislang nur unzureichend charakterisiert.
Material und Methode
Zur Untersuchung der Biofilmbildung wurden zylindrische Prüfkörper (Ø 10 mm, Dicke 2 mm) aus folgenden dentalen Restaurationsmaterialien gefertigt und gemäß den Herstellerangaben nachbearbeitet.
- Additiv gefertigte 3D-Druckharze: VSC (VarseoSmile Crown plus), ND (NextDent C&B MFH), VST (VarseoSmile Temp), TP (Temp PRINT), P (P Pro Crown & Bridge)
- Subtraktiv gefräste Polymerblöcke: TC (Tetric CAD = Komposit), TEL (Telio CAD = PMMA)
- Konventionell verarbeitet: TEC (Tetric EvoCeram = photopolymerisierend), PT (Protemp 4 = autopolymerisierend)
- Kontrollgruppe: Zr (Tizian Blank Translucent Zirconium Dioxide = Zirkonoxid)
Nach Desinfektion wurden die Prüfkörper mit einem Multispezies-Biofilm aus Actinomyces naeslundii, Streptococcus gordonii, S. mutans, S. oralis und S. sanguinis für 72 h inkubiert. Die Biofilmmasse wurde mittels Kristallviolett-Färbung quantifiziert, während die Anzahl lebensfähiger Bakterien durch Koloniezählung nach Ablösung des Biofilms bestimmt wurde. Ergänzend wurden Oberflächeneigenschaften wie Rauheit, Benetzbarkeit und Grenzflächenspannung analysiert, um deren Einfluss auf die bakterielle Adhäsion zu bewerten.
Ergebnisse
Die Oberflächenrauheit (Ra) unterschied sich zwischen den Materialien und lag zwischen 0,10 µm (TEL, niedrigste) und 0,37 µm (TEC, höchste), wobei signifikante Unterschiede vor allem zwischen subtraktive gefertigten und 3D-gedruckten Prüfkörpern auftraten. Die Grenzflächenspannung (IFT) reichte von 30,0 mN/m (TP, niedrigste) bis 42,4 mN/m (TC, höchste). TC wies dabei signifikant höhere Werte auf als alle Materialien außer PT, während TP signifikant niedrigere Werte zeigte als alle Materialien außer PT. Die drei 3D-Druck-Harze VSC, ND und VST lagen mit 34,4–35,6 mN/m in einem ähnlichen mittleren Bereich (Abbildung 1). Bei der Biofilmmasse zeigte ZR die niedrigste, TP die höchste. Die übrigen Materialien TEC, TC, VSC, ND, PT, TEL, VST, P lagen in einem ähnlichen Bereich. Bei der Anzahl lebensfähiger Bakterien (KBE/mL, Median) reichten die Werte von 5,9 × 10⁶ KBE/mL (ZR) bis 2,0 × 10⁷ KBE/mL (TP), ohne signifikante Unterschiede zwischen den übrigen Materialien (Abbildung 1).
Fazit
Die Studie [7] zeigt, dass sich die 3D-gedruckten Materialien in ihrer Anfälligkeit für Biofilmbildung nicht wesentlich von konventionell verarbeiteten Polymerwerkstoffen unterscheiden. Weder bei der angesammelten Biofilmmenge noch bei der Zahl lebender Bakterien darin. Insgesamt sprechen die Ergebnisse dafür, dass 3D-gedruckte Materialien eine Alternative für temporäre wie auch permanenten Zahnersatz darstellen.
Für Praxis und Labor bedeutet das
3D-gedruckt heißt nicht automatisch mehr Biofilm. Im untersuchten In-vitro-Modell zeigten die 3D-gedruckten Materialien insgesamt keine wesentlich stärkere Biofilmbildung als die konventionell verarbeiteten Polymerwerkstoffe. Gleichzeitig unterschieden sich die einzelnen Materialien hinsichtlich ihrer Oberflächeneigenschaften und teilweise der Biofilmmenge. Eine einfache Zuordnung allein nach dem Fertigungsverfahren greift daher zu kurz.
Untersuchung
Wuersching SN, Manghofer D, Stawarczyk B, Gueth JF, Kollmuss M. Surface Properties of Dental Materials Influence the In Vitro Multi-Species Biofilm Formation. Polymers (Basel) 2026;18(2):288.
Literatur
[1] Tian Y, Chen C, Xu X, Wang J, Hou X, Li K, Lu X, Shi H, Lee ES, Jiang HB. A Review of 3D Printing in Dentistry: Technologies, Affecting Factors, and Applications. Scanning 2021;9950131.
[2]Wuersching SN, Hickel R, Edelhoff D, Kollmuss M. Initial Biocompatibility of Novel Resins for 3D Printed Fixed Dental Prostheses. Dent Mater 2022;38:1587–1597.
[3] Kolenbrander PE, London J. Adhere Today, Here Tomorrow: Oral Bacterial Adherence. J Bacteriol 1993;175:3247–3252.
[4] Jokstad A. Secondary Caries and Microleakage. Dent Mater 2016;32:11–25.
[5] Schmalz G, Cieplik F. Biofilms on Restorative Materials. Monogr. Oral Sci 2021;29:155–194.
[6] Hsu LC, Fang J, Borca-Tasciuc DA, Worobo RW, Moraru CI. Effect of Micro- and Nanoscale Topography on the Adhesion of Bacterial Cells to Solid Surfaces. Appl Environ Microbiol 2013;79:2703–2712.
[7] Wuersching SN, Manghofer D, Stawarczyk B, Gueth JF, Kollmuss M. Surface Properties of Dental Materials Influence the In Vitro Multi-Species Biofilm Formation. Polymers (Basel) 2026;18(2):288.https://doi.org/10.3390/polym18020288