Werkstoffkunde: Wodurch erhält Zirkonoxid eigentlich seine Transluzenz?

Werkstoffkunde: Wodurch erhält Zirkonoxid eigentlich seine Transluzenz?

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Die EADT informiert: Die Klassifizierung von monolithischem Zirkonoxid

EADTMonolithische Zirkonoxid-Restaurationen werden klinisch u.a. bei Platzmangel häufig eingesetzt. Um das Material jedoch monolithisch anwenden zu können, müssen gewisse Anforderungen erfüllt werden. Zusätzlich zur Langzeitstabilität sollte das Material transluzenter sein und somit die Restauration ästhetischer wirken. Mittlerweile sind drei verschiedene Wege zur Herstellung von transluzentem Zirkonoxid möglich (A-C). Daraus ergeben sich die drei Generationen von Zirkonoxid.

 

A – Modifikation der Sintertemperaturen bei Zirkonoxid der 1. Generation (3Y-TZP)

Das konventionelle tetragonale Zirkonoxid kann durch eine veränderte Sintertemperatur transluzenter werden. Zusätzlich zur erhöhten Sinterendtemperatur beeinflussen auch die Dauer der Haltezeit, der Temperaturanstieg und die Abkühlung die Transluzenz positiv. Aber, die Festigkeit des Materials wird hierdurch beeinträchtigt.

Vorsicht: Sintertemperaturen ab 1.600 °C führen zu einer Abnahme der Festigkeit und der Langzeitstabilität. Daher hat sich diese Option für verbesserte ästhetische Eigenschaften bei der ersten Generation von monolithischem Zirkonoxid nicht durchgesetzt. Mittlerweile liegen die Sintertemperaturen bei allen Anbietern von Zirkonoxid unter 1.600 °C.

 

B – Modifikation auf molekularer Ebene bei Zirkonoxid der 2. Generation (3Y-TZP)

Seit den Jahren 2012/2013 wird die zweite Generation von tetragonalem Zirkonoxid angeboten. Hier sind die Anzahl und die Korngröße der Aluminiumoxid-Körner (Al2O3) reduziert. Zudem wurden die Al2O3-Körner im Gefüge auf die Korngrenzen des Zirkonoxids umpositioniert. Ergebnis ist eine höhere Transmission des Lichtes bei guter Langzeitstabilität und gleichzeitig hoher Festigkeiten.

Hintergrund: Die Al2O3-Körner im Gefüge weichen erheblich vom Brechungsindex der Zirkonoxid-Körner ab.

 

C – Modifikation des Kristallgefüges bei Zirkonoxid der 3. Generation (5Y-TZP)

Jetzt war der Wunsch nach einem noch transluzenteren Zirkonoxid geweckt, denn die zweite Generation der Zirkonoxide war in der Transluzenz den Glaskeramiken noch immer unterlegen. Seit 2015 ist Zirkonoxid verfügbar, das neben der tetragonalen auch eine kubische Phase von ca. 53% beinhaltet.

Dieses vollstabilisierte Zirkonoxid hat somit ein kubisch-tetragonales Mischgefüge. Die kubischen Anteile – erreicht durch eine höhere Dotierung (5 mol%) von Yttriumoxid – zeigen im Vergleich zu den tetragonalen Anteilen ein größeres Volumen. Somit streut das Licht an den Korngrenzen und den Restporositäten weniger stark und bewirkt eine höhere Transluzenz des Materials. Außerdem sind die kubischen Kristallstrukturen isotroper. Dadurch wird das einfallende Licht gleichmäßig in alle Richtungen abgestrahlt. Diese Eigenschaft beeinflusst die Transluzenz ebenfalls signifikant. Nachteil dieser Zirkonoxid-Generation ist die deutlich geringere Festigkeit, wobei die aber noch immer über der von Lithium(di)silikat-Keramiken liegt.

 

Monolithische Zirkonoxid-Versorgung auf präparierten Zahnstümpfen. Die Einzelkronen haben natürlich wirkende lichtoptische Eigenschaften. Der okklusale Bereich – insbesondere die Fissuren – wurden mit Malfarbe etwas charakterisiert. (Bilder: C. Fischer)

Monolithische Zirkonoxid-Versorgung auf zwei Implantaten (Hybrid-Abutments aus Zirkonoxid) und einem Zahn. Auch die Restaurationen wurden ausschließlich mit Malfarbe leicht individualisiert. (Bilder: C. Fischer)

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

Weiterführende Informationen

In einer ausführlichen Publikation im Journal Quintessenz Zahntechnik (6/2016) geht Bogna Stawarczyk zusammen mit einem Autorenteam auf die Einteilung von Zirkonoxid ein [Stawarczyk B, Keul C, Einberger M, Figge D., Edelhoff D., Lümkemann N. Werkstoffkunde-Update: Zirkonoxid und seine Generationen – von verblendet bis monolithisch. Quintessenz Zahnt 2016;42(6):740-765].