Verblendkomposite: Zusammensetzung, Eigenschaften und Untersuchung von drei unterschiedlichen Produkten

Verblendkomposite: Zusammensetzung, Eigenschaften und Untersuchung von drei unterschiedlichen Produkten

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Durch die Entwicklungen im Bereich der Kunststoffe sind laborgefertigte Komposit-Restaurationen eine adäquate Alternative zu keramischen Restaurationen geworden. In diesem Beitrag werden einige Fragen zur Zusammensetzung von dentalen Kompositen beantwortet und eine Untersuchung von drei unterschiedlichen Verblendkompositen vorgestellt. In einem parallel dazu veröffentlichten Statement schildert ZTM Annette v. Hajmasy ihre Sicht auf Komposit-Materialien im Laboralltag. zum Statement

Wodurch werden die Eigenschaften von Komposit bestimmt?

Neben mono-funktionellen Methacrylaten wird überwiegend eine Kombination von mehrfach funktionellen Monomeren als organische Matrix verwendet. Die Polymerisation dieser bi-funktionellen Monomere resultiert in dreidimensional vernetzten Strukturen. Ergebnis ist ein einziges, vernetztes Makromolekül. Seit den 60er Jahren ist Bisphenol-glycidyl-methacrylat (BisGMA) ein häufig verwendetes Monomer und Hauptbestandteil der Matrix. Um die hohe Viskosität von BisGMA herabzusetzen, werden der Matrix kürzere Monomere, wie z.B. UDMA, TEGDMA etc. beigesetzt.

Die Viskosität des Monomers ist von seinem Molekulargewicht abhängig. Je höher das Molekulargewicht, desto viskoser das Monomer. Je höher die Viskosität, desto geringer ist die Schrumpfung nach der Polymerisation (Aushärtung) sowie die mechanischen Eigenschaften.

Grundsätzlich sind alle Monomere ähnlich aufgebaut. An ihren Enden befinden sich C=C-Doppelbindungen, welche die Polymerisation an andere Monomere ermöglichen. In der Mitte befindet sich der „Rest“, der die Eigenschaften des Monomers bestimmt. Da die C=C-Doppelbindungen nur einen kleinen Anteil des Moleküls ausmachen, reduziert sich im Vergleich zu herkömmlichen PMMA die Polymerisationsschrumpfung. Der Rest des Monomermoleküls bleibt während der Reaktion unverändert. Neben der Wahl der Monomere beeinflussen die Art und Menge der Füllstoffe die mechanischen Eigenschaften (Härte, Festigkeit, Abrasionsbeständigkeit, Polierbarkeit) der Verblendkomposite.

Ein hoher Anteil an Füllstoff verbessert die mechanischen Eigenschaften. Die Viskosität kann also durch die Wahl der Monomere und durch den Füllstoff gesteuert werden.

Warum ist eine Silanisierung der Füllstoffe notwendig?

Verblendkomposite bestehen aus einer organischen Monomermatrix, anorganischen Füllstoffen, Initiatoren und Stabilisatoren. Um die Füllstoffe dauerhaft in die Monomermatrix einarbeiten zu können, müssen sie silanisiert werden. Als Verbundsilan wird in den meisten Fällen ein bipolares, organisches Molekül (z.B. Methacryloxypropyltrimethoxysilan) verwendet. Es hat die Aufgabe, die Füllstoffe mit der anorganischen Monomermatrix zu verbinden. Dabei wird der Füllstoff mit dem Silan ummantelt. Als Füllstoffe werden Glas, Glaskeramiken, Silikate, pyrogenes Siliziumoxid oder Vorpolymerisate verwendet.

Für eine dauerhafte Silanisierung ist ein hoher Siliziumdioxidanteil in der Glasmatrix notwendig.

Was ist die Besonderheit eines Verblendkomposits?

Obwohl die Zusammensetzung von Verblendkompositen den direkten dentalen Kompositen ähnlich ist, weisen sie bessere mechanische Eigenschaften auf. Ein Grund dafür ist die vergütete Polymerisation im Polymerisationsofen. Verblendkomposite erreichen eine höhere Konversionsrate und somit einen geringeren Restmonomergehalt.

Eine hohe Konversionsrate erhöht zudem die Resistenz des Verblendkomposits gegen chemische Angriffe.

Welche Polymerisationsgeräte sind zu empfehlen?

Verblendkomposite sind lichthärtende Einkomponenten-Systeme, die mit Licht spezieller Wellenlängen ausgehärtet werden. Da Polymerisationsgeräte nicht nur mit Licht, sondern je nach Hersteller auch mit Temperatur oder Vakuum arbeiten, ist nicht jedes Polymerisationsgerät für alle Verblendkunststoffe gleich gut geeignet.

Bei der Wahl und Anwendung des Polymerisationsgerätes müssen grundsätzlich die Angaben der Verblendkunststoffhersteller berücksichtigt werden.

Untersuchung von drei verschiedenen Verblendkompositen

Problemdarstellung

Biegefestigkeit, Härte, Oberflächenrauigkeit, Verfärbung und Abrasionsbeständigkeit zählen zu wichtigen Eigenschaften von Verblendkompositen. Die modernen Verblendkunststoffe sollen aufgrund ihrer Zusammensetzung verbesserte mechanische Eigenschaften aufweisen. Allerdings ist ihre Langzeitbeständigkeit bis heute noch nicht ausreichend untersucht.

Ziel der Untersuchung

Ziel der vorgestellten Untersuchung war es, die Alterung von drei verschiedenen Verblendkunststoffen zu testen. Die untersuchten Materialien unterscheiden sich stark in der Wahl der Monomere, der Füllstoffe, dem Füllstoffgehalt und somit in ihrer Verarbeitung.

Material und Methode

Drei indirekte Verblendkomposite (GC Gradia, VITA VM LC, Sinfony) wurden geprüft auf

  • Biegefestigkeit (N = 165 pro Verblendkunststoff, n=15 pro Gruppe)
  • Martenshärte (n = 10)
  • Oberflächenrauigkeit (n = 10)
  • Verfärbungsrate (n = 30)
  • Abrasionsbeständigkeit (n = 6).

Nach anfänglicher Biegefestigkeitsmessung wurden die restlichen Prüfkörper in Wasser gelagert oder für 1, 7, 28, 90 oder 180 Tage im Thermolastwechsel gealtert. Anschließend wurden Härte, Oberflächenrauigkeit und die Biegefestigkeit gemessen. Die Verfärbungsprüfkörper wurden in drei Gruppen aufgeteilt: Kaffee, Schwarztee und Rotwein und die Verfärbung gemessen. Die Abrasionsbeständigkeit wurde nach 120.000, 240.000, 640.000 und 1.200.000 mechanischer sowie thermozyklischer Belastung bestimmt. Eigenschaften wie Härte, Oberflächenrauhigkeit, Verfärbungsraten und Abrasionsbeständigkeiten wurden longitudinal bestimmt. Dass bedeutet, diese Eigenschaften wurden während der Alterungsprozesse stets an den selben Prüfkörpern bestimmt. Die Biegefestigkeit wird in einer zerstörenden Prüfung bestimmt. Deswegen wurden immer wieder neue Prüfkörper angefertigt und unterschiedliche lang gealtert. Anschließend wurden alle Daten statistisch ausgewertet.

Ergebnisse

Alle drei Verblendkunststoffe zeigten viel versprechende Resultate. Allerdings zeigte bei der Betrachtung der fünf geprüften Eigenschaften Sinfony (3M Espe) die besten Ergebnisse, gefolgt von GC Gradia (GC Europe) und VITA VM LC (Vita Zahnfabrik).

Autorin: A. Kieschnick, Berlin (www.annettkieschnick.de)

 

WEITERFÜHRENDE INFORMATIONEN

  • Vollständiger Artikel publiziert: Stawarczyk B, Egli R, Roos M, Özcan M, Hämmerle CH. The impact of in vitro aging on the mechanical and optical properties of indirect veneering composite resins. J Prosthet Dent 2011 Dec;106(6):386-98.
  • Zum Statement aus dem Laboralltag von ZTM Annette v. Hajmasy!