Kompositmaterialien in der Zahnheilkunde: chemisch, leicht, flüssig, mikrogefüllt

Dentalkomposite sind polymere Mehrphasenzusammensetzungen mit verschiedenen Viskositäten, die zur Behandlung und Wiederherstellung von Zähnen verwendet werden.

Dazu gehören eine organische Matrix, ein anorganischer Füllstoff (er muss mindestens 50 Gew.-% betragen) und Silan (Siliziumhydrid, das als Bindemittel zwischen Füllstoff und Matrix wirkt).

Die Matrix ist das Fundament zusammengesetzt, sein Skelett, in dem alle anderen Komponenten untergebracht sind. Es bestimmt die Haupteigenschaften - Biokompatibilität, Klebeeigenschaften, Plastizität. Beeinflusst Farbstabilität, Festigkeit, Polymerisationsschrumpf.

Die Matrix basiert auf Polymerharzen - Decandiolmethacrylat, Bisphenolglycidylmethacrylat, Urentandimethylmethacrylat und anderen. Um die notwendigen Eigenschaften zu verleihen, werden dem Harz Additive zugesetzt.

1. Polymerisationsinhibitoren. Sie erhöhen die Arbeitszeit, erhöhen die Haltbarkeit.
2. Katalysatoren. Der Polymerisationsprozess wird gestartet. Co-Katalysatoren sorgen für eine chemische Härtung. Photoinitiatoren sind für die Polymerisation lichthärtbarer Formulierungen verantwortlich.
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3. UVL-Absorber (UV-Stabilisatoren). Verhindert Verfärbungen durch Sonnenlicht.

Der Füllstoff liegt in der Substanz in Form von Partikeln vor, die gleichmäßig im Harz verteilt sind. Ihre Art, Größe und Form bestimmen die Wasseraufnahme, Röntgenopazität, Festigkeit, Schrumpfung und Abriebfestigkeit.

Der Füllstoff besteht aus folgenden Materialien:

• Glas;
• Kieselsäure;
• polymerisiert zerkleinert;
• Titan- und Zirkoniumsilikat;
• Quarz;
• schwere Salze;
• einige Metalloxide.

Silan ist eine bifunktionelle Substanz, die eine Verbindung zwischen einer organischen Matrix und einem anorganischen Füllstoff herstellt. Sein Vorhandensein ist ein Merkmal von Zahnsubstanzen, das sie von Kunststoffen unterscheidet.

Klassifizierung von Verbundwerkstoffen

Komplexität und Verzweigung der Klassifizierung Dentalmaterialien aufgrund eines breiten Sortiments, ständiger Aktualisierung, einer Vielzahl von Typen und Formen seiner Komponenten.

Die Klassifizierung berücksichtigt:

• chemische Zusammensetzung;
• die Größe der Füllstofffraktion;
• Partikelzusammensetzung;
• Füllgrad;
• Härtungsmethode;
• Konsistenz;
• Termin.

Chemische Zusammensetzung

Nach der chemischen Zusammensetzung der Matrix werden Komposite unterteilt in:

• traditionell;
• ormoker.

Letztere steht für „organisch modifizierte Keramik“. Es handelt sich um eine neue Art von Dentalformulierung, die sich aus Verbesserungen und Modifikationen traditioneller Matrizen entwickelt hat.

Ormockers haben eine erhöhte biologische Verträglichkeit (die Menge an freien Monomeren ist in ihnen reduziert auf minimal), geringer Schrumpf (1,9 %), stärkere Verbindung mit dem Füllstoff und hohe physikalische und mechanische Eigenschaften.

Partikelgrößen des Füllstoffs

Dieser Parameter beeinflusst so wichtige Eigenschaften wie Verschleißfestigkeit und Polierbarkeit. Je kleiner die Füllstoffkörner, desto höher die Verschleißfestigkeit und desto länger hält der Trockenglanz.

Große Fraktionen (mehr als 0,1 Mikrometer) werden aus Metallsalzen gewonnen - Aluminium, Barium, Lithium, Strontium, Titan sowie Glas und Quarz. Der Nanofüller besteht aus Siliziumdioxid. Enthält das Material Füllstoff mit unterschiedlichen Körnungen, wird der Durchschnittswert in der Beschreibung dafür angegeben.

Je nach Größe der Füllstoffpartikel gibt es folgende Arten von Substanzen.

• mikrogefüllt - Korngrößen variieren im Bereich von 0,04 bis 0,4 Mikrometer;
• minigefüllt - 1-5 Mikrometer;
• makrogefüllt - 8 Mikrometer und mehr;
• Mikrohybrid - es gibt 2 Arten von Füllstoffen - mit Partikelgrößen von 1-5 Mikrometer und 0,04-0,1 Mikrometer;
• Makrohybrid - 8-12 Mikrometer und 0,04-0,1 Mikrometer;
• maximal gefüllte (vollständig ausgeführte) Hybridzusammensetzungen - 0,01-0,1 Mikrometer, 1-5 Mikrometer, 8-5 Mikrometer, 1-5 Mikrometer;
• nanogefüllt (Nanocluster) - bis 100 nm;
• Nanohybrid - eine Mischung von Größen 0,004-3 Mikrometer.

Partikelzusammensetzung

Es hat sich gezeigt, dass die gleichzeitige Verwendung von groben und feinen Füllstoffpartikeln die Abriebfestigkeit, Festigkeit und Kantenpassung verbessert. Es bringt auch den Wert seiner Wärmeausdehnung näher an die Werte des Zahngewebes.

Nach der Art der Kombination von Partikelgrößen werden unterschieden:

1. Homogen (mikrogefüllt, makrogefüllt, minigefüllt).
2. Heterogen (Mikro- und Makrohybrid, Nanohybrid, maximal gefüllt).
3. Vollständig ausgeführt (einschließlich Partikel unterschiedlicher Größe - Mikro, Makro, Mini). Der Füllgrad dieser Materialien beträgt 80-90%, die Schrumpfung beträgt 1,7-2,0%.

Füllgrad

Komposite für die Zahnheilkunde zeichnen sich durch die Füllung aus – das Gewicht oder der Volumengehalt des Füllstoffs in der Matrix, ausgedrückt in Prozent. Der Füllgrad bestimmt viele Eigenschaften - Schrumpfung, Röntgenopazität, optische Eigenschaften, Festigkeit. Je höher die Fülle, desto stärker die Substanz, desto geringer die Schrumpfung, desto besser die Röntgenopazität. Je nach Füllgrad werden Substanzen unterteilt in:

• hoch gefüllt - über 70 Gew.-%;
• mittel gefüllt - 65-75%;
• schwach gefüllt - weniger als 65%.

Aushärtungsmethode

Der Prozess der Polymerisation (Härtung) der Matrix besteht in der Umwandlung von niedermolekularen Verbindungen (Monomeren) in hochmolekulare Verbindungen (Polymere). Die Reaktion erfolgt aufgrund von freien Radikalen, die bei der Aktivierung des Polymerisationsinitiators gebildet werden.

Während der Aushärtung schrumpft das Komposit im Volumen, seine Dichte nimmt zu, was zu einer Schrumpfung von 2-6% führt. Die Volumenabnahme ist auf die Abnahme des Abstands zwischen den Monomeren zurückzuführen. Die Aushärtungsreaktion wird durch eine spezielle Substanz ausgelöst - einen Initiator, nach dessen Aktivierungsart alle Zahnsubstanzen unterteilt sind in:

• hell;
• chemisch;
• doppelte Aushärtung.

Zur Polymerisation von lichthärtenden Materialien werden Campherchinon, Lucerin, Phenylpropandion verwendet. In chemisch härtenden Substanzen werden Benzolperoxid und Amine verwendet.

Die Art des lichthärtenden Initiators bestimmt die Lichtquelle. Insbesondere lucerinhaltige Materialien werden durch Plasma- und Diodenlampen schlecht polymerisiert. Moderne Substanzen enthalten mehrere Initiatoren, was es ermöglicht, unterschiedliche Lichtquellen für die Polymerisation zu verwenden.

Konsistenz

Neben pastösen Mischungen werden auch fließfähige Mischungen verwendet. Für ihre Herstellung werden modifizierte Matrices mit High-Flow-Harzen verwendet.

Nach dem Dichtegrad werden sie unterschieden:

• normale Viskosität;
• Flüssigkeit (unterteilt in niedrige, mittlere und hohe Flüssigkeit);
• packbar oder kondensierbar (hohe Dichte).

Termin

Aufgrund der unterschiedlichen Belastungen von Front- und Seitenzähnen können sich die für ihre Restauration verwendeten Substanzen in ihren Eigenschaften stark unterscheiden. Verbundwerkstoffe werden je nach Verwendungszweck in Zusammensetzungen unterteilt:

• zur Behandlung von seitlichen (Kau-)Zähnen;
• zur Restauration von Frontzähnen;
• vielseitige Materialien zur Wiederherstellung von Front- und Seitenzähnen.

Eigenschaften von Verbundwerkstoffen

Die Verbundwerkstoffe haben eine Reihe von technologischen und betrieblichen Eigenschaften, die vom Hersteller in ihnen festgelegt sind. Sie können nicht geändert werden, daher finden Sie das richtige Material nur, wenn Sie sich gut über die Parameter einer bestimmten Zusammensetzung informieren.

Die Haupteigenschaften von Zahnsubstanzen:

1. Druck- / Zugfestigkeit. Er variiert je nach Fülle und Konsistenz. Für die haltbarsten packbaren Zusammensetzungen erreicht sie 450 MPa, für flüssige Zusammensetzungen sinkt sie auf 220 MPa.
2. Verschleißfestigkeit. Dabei wird folgendes Muster beobachtet: Je feiner die Füllstoffkörner, desto höher die Verschleißfestigkeit.
3. Optische Eigenschaften (Opazität, Opaleszenz usw.). Opazität ist die Fähigkeit, sichtbares Licht einzufangen, dh Opazität, Opazität des Materials.
4. Röntgenopazität. Bestimmt durch die Art und Menge des Füllstoffs. Ausgedrückt als Prozentsatz des Referenzwertes - die Röntgenopazität einer 1 mm dicken Aluminiumplatte. Beispielsweise beträgt die Röntgenopazität von Schmelz 230 %, Dentin 150 %. Im Allgemeinen reicht dieser Parameter von 130 % für fließfähige bis 350 % für Dentin Nanokomposite. Die hohe Röntgenopazität macht das Material auf Röntgenbildern gut sichtbar, erhöht die diagnostische Genauigkeit.
5. Polymerisationsschrumpf. Der minimal mögliche Schrumpf beträgt 1,6 %, der höchste 5,5 %. Die meisten Stoffe haben eine Schrumpfung von 2-3%. Sein Wert hängt hauptsächlich von der Fülle ab. Bei fließfähigen Formulierungen liegt er im Durchschnitt bei 3,5–5%, bei Ormokers und verpackbaren Formulierungen bei 1,7–2%.
6. Thixotropie - eine Viskositätsänderung unter mechanischer Belastung, eine Erhöhung der Fließfähigkeit bei Belastung und eine Erhöhung der Viskosität im Ruhezustand.
7. Wärmeausdehnung. Idealerweise sollte sie der Wärmeausdehnung des Zahngewebes entsprechen.
8. Elastizität. Sie charakterisiert die Widerstandsfähigkeit eines Materials gegen Druck und Zug bei elastischer Verformung. Alle Kompositsubstanzen sind elastischer als Zahnhartgewebe. Fließfähige und mikrofilische Zusammensetzungen haben einen niedrigeren Elastizitätsmodul.
9. Biokompatibilität. Hängt hauptsächlich vom Volumen des restlichen (unpolymerisierten) Monomers ab. Sein Niveau wird durch internationale Standards (ISO) geregelt. Es ist unmöglich, eine 100%ige Polymerisation zu erreichen. Lichthärtende Produkte haben ein geringeres Restmonomervolumen als chemisch gehärtete. Nach ordnungsgemäßer Polymerisation sind alle modernen Formulierungen ungiftig.
10. Arbeitseigenschaften. Sie setzen sich aus einer Reihe von Faktoren zusammen - Geschwindigkeit und Komfort beim Arbeiten mit Verbundwerkstoffen, Effizienz, Vielseitigkeit. Der Arbeitskomfort hängt wiederum von der Viskosität, der Art der Verpackung und anderen Merkmalen ab, die das Einführen in die Zahnhöhle, seine Verteilung dort und die Modellierung beeinflussen.
11. Ästhetik. Sie wird bestimmt durch die Polierbarkeit, die Dauer der Trockenglanzerhaltung, die Anzahl der Farbtöne. Die ästhetischsten sind Gyomeres und Nanokompositemit mehr als 40 Farbtönen. Dadurch ist es möglich, den Farbton des Zahns und seines Schmelzes so genau wie möglich zu imitieren.

Chemisch härtende Materialien

Komposite mit chemischer Polymerisation werden hauptsächlich durch hybride und mikrogefüllte Zusammensetzungen repräsentiert. Freigabeform - "Flüssigkeit / Pulver" oder "Paste / Paste".

Vorteile chemisch gehärteter Formulierungen:

• weichfließend geringer Schrumpf;
• gutes Auftreten;
• kurzer Zeitaufwand für die Restaurierung.

Nachteile:

• die Notwendigkeit einer genauen Dosierung;
• begrenzte Zeit für die Arbeit;
• geringe Polierbarkeit und Farbechtheit im Vergleich zu lichtgehärtet;
• reduzierter Arbeitskomfort;
• relativ große Menge an nicht umgesetztem Monomer.

Das chemisch härtende Adhäsivsystem soll das Material nicht mit dem Dentin, sondern mit dem Zahnschmelz verbinden. Zur Anpassung an letztere wird entweder ein Isolierpad oder ein universelles Schmelz-Dentin-Adhäsivsystem verwendet.

Lichthärtende Materialien

Lichthärtende Komposite sind als Einkomponentenpaste oder als fließfähige Substanz erhältlich. Der Initiator der Polymerisation ist eine lichtabsorbierende Komponente, meistens Campherchinon. Bei Bestrahlung mit Licht entstehen freie Radikale, wodurch eine Polymerisation stattfindet.

Vorteile:

• Mischen und Sicherstellen der Homogenität der Mischung ist nicht erforderlich;
• die Restauration kann vor der Polymerisation modelliert werden;
• hohe Ästhetik und Farbechtheit (aufgrund des Fehlens von Härterzusätzen).

Der Hauptnachteil lichthärtender Mischungen ist die Inhomogenität von Polymerisationsgrad und -tiefe, die von Transparenz und Farbton sowie der Leistung der Lichtquelle abhängt.

Um die Qualität der Polymerisation zu verbessern, Schrumpfung und Spannungen zu reduzieren, wird ein schichtweiser Auftrag verwendet.

Photohärtbare Substanzen sind normalerweise mit chemisch härtbaren nicht kompatibel.

Makrogefüllt

Die Geschichte der dentalen Komposite begann mit makrogefüllten Mischungen. Daher ist es ganz natürlich, dass sie ihren Anhängern in mancher Hinsicht unterlegen sind. Aber sie haben auch Vorteile:

• hohe Festigkeit;
• zufriedenstellende Röntgenopazität;
• gute optische Eigenschaften.

Aber es gibt noch weitere Nachteile:

• schlechte Polierbarkeit, fehlender Trockenglanz;
• große Rauheit der Füllfläche;
• Plaquebildung;
• geringe Farbechtheit.

All dies führt zu einer Abnahme der Ästhetik der Restauration und einem relativ schnellen Verschleiß der Matrix, von der einzelne Partikel abgeblättert werden und Krater hinterlassen. Beschleunigter Verschleiß der Füllung bewirkt eine Veränderung der Okklusionsebene und eine Verschiebung (Migration) der Zähne.

Mikrogefüllt

Mikrogefüllte (mikrofilische) Komposite wurden vor fast 50 Jahren entwickelt. Sie stellten für ihre Zeit einen echten Durchbruch in der Restaurationstechnik dar, da sie für eine hervorragende Polierbarkeit und hohe Ästhetik der Restauration sorgten.

Anfänglich hatten mikrogefüllte Substanzen eine Partikelgröße von etwa 1 Mikrometer. Sie beträgt derzeit nur 0,04 Mikrometer. Mikrofilische Zusammensetzungen werden hauptsächlich für die Restauration von Frontzahneinheiten und die Herstellung von direkten Veneers verwendet.

Vorteile:

• hohe Farbechtheit, Polierbarkeit und Verschleißfestigkeit;
• langlebig glänzende Oberfläche;
• gute Ästhetik.

Nachteile:

• relativ geringe Festigkeit;
• erhebliche Polymerisationsschrumpfung und Wärmeausdehnung.

Fließfähige Materialien

Flowable werden hauptsächlich zum Füllen kleiner kariöser Kavitäten verwendet, sowie dort, wo eine hochwertige Randhaftung und der Ausgleich des Polymerisationsschrumpfes erforderlich sind.

Vorteile von fließfähigen Kompositen:

• kleiner Elastizitätsmodul;
• Benutzerfreundlichkeit;
• gute Polierbarkeit und Ästhetik.

Nachteile:

• unzureichende Festigkeit;
• erhebliche Schrumpfung:
• geringe Röntgenopazität.

Hybrid

Hybridformulierungen werden heute am häufigsten verwendet Dentalmaterial. Vor allem wegen seiner Vielseitigkeit. Die Anwendungsbeschränkung besteht nur für kariöse Kavitäten, die schwer zugänglich sind und daher eine Substanz anderer Konsistenz benötigt werden.

Vorteile:

• Vielseitigkeit;
• die Benutzerfreundlichkeit;
• hohe Festigkeit;
• erhöhte Ästhetik;
• ausreichende Röntgenopazität.

Nachteile:

• durchschnittliche oder überdurchschnittliche Schrumpfung;
• signifikanter Elastizitätsmodul;
• nicht immer erschwinglicher Preis.

Nanokomposite

Nanocluster-Zusammensetzungen gelten als die vielversprechendste Gruppe von Restaurationsmaterialien. Ihr Merkmal ist die Verwendung eines Füllstoffs aus Nanopartikeln (Nanomere und Nanocluster), die für Homogenität und hohe Füllung der Matrix sorgen.

Vorteile von Nanokompositen:

• hohe Ästhetik durch hervorragende Polierbarkeit und langanhaltenden Trockenglanz;
• akzeptable Festigkeitseigenschaften;
• geringe Schrumpfung.

Nachteile:

• erheblicher Preis;
• unzureichende Kenntnisse über die Ergebnisse der Restaurierung.

Ormockers

Das Aufkommen von organisch modifizierten Keramiken ist das Ergebnis der Suche nach Materialien mit geringem Polymerisationsschrumpf und langer Lebensdauer. Die Modifikation der Matrix ermöglichte es, die Dichte des Komposits zu erhöhen, seine Schrumpfung (weniger als 2 %) zu reduzieren und einen minimalen Restmonomergehalt zu erreichen. In Bezug auf andere Eigenschaften sind Ormoker Hybriden sehr ähnlich.

Vorteile von Ormoker:

• geringe Schrumpfung;
• praktische Abwesenheit von Restmonomer;
• hohe Festigkeit;
• gute Ästhetik.

Nachteile:

• Ästhetik auf niedrigem Niveau;
• hoher Preis;
• unzureichende Kenntnisse.

Anforderungen an Verbundwerkstoffe

Die Möglichkeit der direkten Füllung mit dentalen Kompositen hat die Möglichkeiten deutlich erweitert Zahnrestauration. Moderne Polymersubstanzen haben eine hohe Haftung an Zähnen, die der Verbindung von Zahngeweben untereinander nicht nachsteht.

Polymerverbundwerkstoffe sind inert und ungiftig, wodurch sie ohne isolierende Abstandshalter verwendet werden können. Ein wichtiger Vorteil von Materialien ist die Fähigkeit einer nicht polymerisierten (viskosen) Form, sich mit einer polymerisierten (gehärteten) zu verbinden.

Die Haupteigenschaften von Substanzen verbessern sich ständig - die Thixotropie nimmt zu, Polymerisationsschrumpf, neue Farbtöne werden hinzugefügt, Druckfestigkeit, Zugfestigkeit und Abrieb.

Doch trotz all dieser Entwicklungsfortschritte ist das ideale Material noch nicht geschaffen. Um die Probleme der Zahnrestauration erfolgreich zu lösen, müssen die verwendeten Komposite folgende Eigenschaften aufweisen.

1. Hohe Röntgenopazität von Materialien zur Füllung der Kauzähne.
2. Gute Haftung am Zahngewebe, wodurch eine vollständige Dichtheit der inneren Kavitäten der restaurierten Zähne gewährleistet wird.
3. Hohe Druck- und Zugfestigkeit, Abriebfestigkeit. Diese Eigenschaften sind besonders wichtig für die Materialien, die zum Füllen der Kauzähne verwendet werden, da beim Kauvorgang sehr große Belastungen auf die Füllung ausgeübt werden, die 70 kg erreichen können.
4. Leichtigkeit und Benutzerfreundlichkeit. Die Substanz soll sich leicht in die kariöse Kavität einbringen lassen und bei der Füllungsbildung keine Probleme bereiten.
5. Biokompatibilität mit der Mundhöhle und dem Zahngewebe. Die Stoffe dürfen keine Schleimhaut- und Pulpareizstoffe enthalten.
6. Möglichkeit der Langzeitlagerung ohne Verschlechterung der Eigenschaften.
7. Fehlende sensibilisierende Wirkung auf Arzt und Patient.
8. Maximale Übereinstimmung von Farbe, Glanz, Transparenz des polymerisierten Materials mit natürlichem Zahngewebe. Erhaltung der Farbstabilität.
9. Die Nähe der physikalischen Eigenschaften (Wärmeleitfähigkeit, Wärmeausdehnung usw.) zu denen des Zahngewebes.
10. Vielseitigkeit. Die Fähigkeit, dieselbe Substanz in verschiedenen klinischen Situationen zu verwenden. Am vielseitigsten sind heute Ormoker und Hybridverbundwerkstoffe.
11. Verfügbarkeit.

Dentale Polymerkomposite konkurrieren erfolgreich mit anderen Füllungsmassen. Zu ihren Vorteilen gehören hohe Festigkeit, Verschleißfestigkeit, gute ästhetische Eigenschaften, geringe Polymerisation Schrumpfung, Vielseitigkeit, wodurch sie in verschiedenen klinischen Situationen verwendet werden können, auf der Vorderseite und beim Kauen Zähne.

Es besteht kein Zweifel, dass es in naher Zukunft neue Materialien geben wird, die den Anforderungen an einen „idealen“ Verbund in höchstem Maße gerecht werden.