Im Fokus: Biegefestigkeit, Bruchzähigkeit und Transluzenz
Zirkonoxid für monolithische Restaurationen wird in diversen „Konfigurationen“ angeboten. Unterteilt werden können die Materialien z. B. nach Generationen – von 1 bis aktuell 4. Unterschiede liegen u. a. in den mechanischen und lichtoptischen Eigenschaften. Für den Anwender bedeutet dies, dass er sich eingehend mit den Materialien beschäftigen muss. In einer Untersuchung wurden die mechanischen und optischen Eigenschaften (Transluzenz) von Zirkonoxidmaterialien (Oxidkeramik) der 3. Generation mit einer Lithiumdisilikatkeramik (hochfeste Glaskeramik) verglichen.
Mit der Entwicklung von Zirkonoxiden der 3. Generation ist es gelungen, die ästhetisch limitierenden Eigenschaften von herkömmlichem Zirkonoxid zu optimieren. Gegenüber der 1. und 2. Generation weist diese Materialgruppe aufgrund des kubisch-tetragonalen Mischgefüges eine deutlich höhere Transluzenz auf. Die kubischen Kristalle besitzen ein vergleichsweise großes Volumen, weshalb das Licht an den Korngrenzen weniger stark gestreut wird. Daraus resultiert die hohe Transluzenz. Zudem lassen die kubischen Kristallstrukturen das einfallende Licht gleichmäßig in alle Raumrichtungen abstrahlen, wodurch die Transluzenz zusätzlich beeinflusst wird. Allerdings reduzieren sich mit Erhöhen der Transluzenz die Biegefestigkeit und Bruchzähigkeit. Teilweise können Zirkonoxidmaterialien der 3. Generation hinsichtlich ihrer Indikationen bzw. ihrer mechanischen und lichtoptischen Eigenschaften mit der Glaskeramik Lithiumdisilikat verglichen werden.
Untersuchungsaufbau
Für die Untersuchung wurden Prüfkörper aus sechs verschiedenen Zirkonoxidmaterialien der 3. Generation (uneingefärbt) hergestellt:
- Ceramill Zolid FX (CZ),
- CopraSmile (CS),
- DD cubeX² (DD),
- NOVAZIR MaxT (NZ),
- priti multidisc ZrO & sub2 (PD) und
- StarCeram Z-Smile (SC).
Als Kontrollgruppe dienten Prüfkörper aus Lithiumdisilikatkeramik:
- IPS e.max Press LT A2 (CG).
Biegefestigkeit und Bruchzähigkeit wurden im Vierpunktbiegeversuch geprüft und die Transluzenzmessung in einem UV/VIS-Spektrometer vorgenommen. Die Korngröße der untersuchten Zirkonoxidmaterialien wurde im Rasterelektronenmikroskop (REM) untersucht. Die Daten wurden statistisch ausgewertet.
Abbildungen: Frästechnische Prüfkörperherstellung für die 4-Punkt-Biegeprüfung aus Zirkonoxid im (ungesintert) und Prüfen der Biegefestigkeit im 4-Punkt-Biegeversuch
Ergebnisse
Alle untersuchten Zirkonoxide zeigten höhere mechanische und geringere lichtoptische Eigenschaften (Transluzenz) als die Lithiumdisilikatkeramik (CG). Zwischen den getesteten Zirkonoxiden wurden hinsichtlich der Biegefestigkeit und Bruchzähigkeit keine Unterschiede beobachtet. CG und CS zeigten einen signifikant höheren Weibull-Modul als SC und PD. Die niedrigsten Transluzenzwerte wurden für NZ und SC gemessen, gefolgt von CS, DD und PD. CZ zeigte die höchsten Transluzenzwerte. Die niedrigsten Korngrößen zeigten NZ, DD und SC, die größte CS.
Schlussfolgerung
Ein Zirkonoxid der 3. Generation (kubisch-tetragonales Zirkonoxid) zeigt höhere mechanische Eigenschaften als die Lithiumdisilikatkeramik. Die lichtoptischen Eigenschaften (Transluzenz) und der Weibull-Modul/sowie die Zuverlässigkeit von Zirkonoxid sind jedoch geringer als diejenigen von Lithiumdisilikat.
Publikation
Nassary Zadeh P, Lümkemann N, Sener B, Eichberger M, Stawarczyk B. Flexural strength, fracture toughness and translucency of new cubic/tetragonal zirconia materials. J Prosthet Dent 2018; accepted.
Fazit für den Praxis- und Laboralltag
Der Anwender muss sich mit den Materialkennwerten eines Zirkonoxidmaterials beschäftigen. Schon lange gilt: „Zirkonoxid ≠ Zirkonoxid“. Mit zunehmender Materialvielfalt wird bezüglich Verarbeitung und Indikation noch restriktiver agiert; nur die Kategorisierung „Zirkonoxid“ lässt keine eindeutige Handlungsempfehlung zu. So entfällt z.B. bei einem Zirkonoxid der 3. Generation die Indikation einer weitspannigen Brücke.
Autoren: Annett Kieschnick, Lisa Marie Schönhoff, Nina Lümkemann, Parissa Nassary Zadeh, Regina Pfefferle, Marlis Eichberger, Bogna Stawarczyk
