Nanokomposite in der Zahnheilkunde: Nanohybrid und Mikrohybrid

Die Frage nach hochwertigen Verbundwerkstoffen für Zahnrestauration, war schon immer scharf. Zum Zahnarzt Verbundwerkstoffe hohe Ansprüche gestellt werden. Sie müssen eine ausreichende mechanische Festigkeit aufweisen, um nicht nur im Frontzahnbereich, sondern auch an den Kauzähnen verwendet werden zu können.

Haben gute ästhetische Eigenschaften, geringe Polymerisationsschrumpfung, niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten.

Seien Sie technologisch fortschrittlich, machen Sie es einfach, Farbtöne zu manipulieren. Nach der Entwicklung und Einführung neuer dentaler Restaurationsmaterialien, zu denen auch Nanokomposite zählen, wurde es erst vor kurzem möglich, all diese Eigenschaften in einer Zusammensetzung zu vereinen.

Was sind Nanokomposite?

Nanokomposite sind mehrphasige Materialien, bei denen mindestens eine Phase (Füllstoff) eine Fraktionsgröße von 0,1 bis 100 nm hat (1 Nanometer entspricht 0,001 Mikrometer). Dental-Nanokompositmaterialien sind typischerweise eine Kombination aus einem anorganischen Füllstoff und einer organischen Matrix.

Als letzteres werden verschiedene Harze mit Additiven verwendet - Polymerinhibitoren, Katalysatoren, Photoinitiatoren, Lichtabsorber, Farbstoffe.

Vor dem Aufkommen der Nanotechnologie in der Zahnheilkunde hatten Kieferorthopäden bereits Formulierungen verwendet, deren Partikelgrößen in die Nanoskala passen. Dies sind die sogenannten mikrofilischen Komposite. Ihre durchschnittliche Partikelgröße beträgt 0,04 µm, was 40 nm entspricht.

Neben den positiven Eigenschaften – gute Polierbarkeit, hohe Farbechtheit und geringer abrasiver Verschleiß – weisen mikrofilische Komposite jedoch auch erhebliche Nachteile auf. Der Hauptgrund ist die unzureichende mechanische Festigkeit, die es nicht erlaubt, sie zum Auffüllen und Wiederherstellen von Kauzähnen zu verwenden. Ein weiterer Nachteil dieser Materialien ist die Anhaftung von Mikropartikeln, die zu einer inhomogenen Verbundstruktur führt.

Für dentale Komposite gibt es ein solches Muster. Je feiner die Füllstoffpartikel, desto höher die Polierbarkeit und Ästhetik, aber desto geringer die Festigkeit und umgekehrt. Zahnmediziner suchten ständig nach neuen Materialien, um diesen Teufelskreis zu durchbrechen.

Der Beginn der Verwendung von Nanokompositen in der Zahnheilkunde markierte eine neue Ära in der Entwicklung von Zusammensetzungen für die Restauration und Behandlung von Zähnen. Das erste nanogefüllte Komposit wurde von 3M ESPE in Wien auf der internationalen Dentalausstellung im Herbst 2002 präsentiert.

Die Haupteigenschaften von dentalen Kompositmaterialien sind die Größe der Füllstoffpartikel und der Füllungsgrad der Matrix. Der erste Parameter beeinflusst Abriebfestigkeit, Polierbarkeit, Farbstabilität. Der Füllungsgrad bestimmt die Festigkeit, Wärmeausdehnung und Polymerisationsschrumpfung des Komposits.

Der Füllungsgrad bei herkömmlichen mikrofilischen Kompositen beträgt 35–60 Gew.-%. Dies ist ein niedriger Wert, der es nicht ermöglicht, ein Material mit den erforderlichen Festigkeitseigenschaften zu erhalten. Nanokomposite sind in der Zahnheilkunde hochgefüllte Compounds (über 60 %), die es ermöglichen, sie nicht nur für die Restauration von Frontzähnen, sondern auch von Kauzähnen zu verwenden.

Herkömmliche Dentalformulierungen und Nanokomposite verhalten sich bei der Anwendung unterschiedlich. Die ersten haben Füllstoffpartikel, die die Oberfläche unter der Einwirkung einer abrasiven Belastung verlassen des restaurierten Zahns hinterlassen sie kleine Krater, die Glanz und Ästhetik reduzieren renovierter Ort. Beim Abschleifen von Nanokompositen bildet sich aufgrund ihrer geringen Partikelgröße kein Krater, wodurch sich die Brillanz und das Aussehen des Zahns nicht verändern.

Anfangs wurde die Nanotechnologie nur in der Zahnheilkunde zur Herstellung von Adhäsiven eingesetzt. Anschließend wurden sie zur Herstellung von Restaurations- und Füllungszusammensetzungen verwendet.

Arten von Nanokompositen

Die Hauptunterschiede zwischen diesen Formulierungen werden durch die Art, Größe und Struktur des Füllstoffs bestimmt. Als Ausgangsstoffe für die Herstellung von Nanopartikeln werden verwendet:

• Titansilikat;
• Quarz;
• Zirkonsilikat;
• schwere Salze;
• Polymere;
• einige Metalloxide.

Je nach Struktur und Größe des Füllstoffs werden zwei Hauptgruppen von Nanokompositen unterschieden:

• Nanohybrid-Zusammensetzungen, die eine Modifikation traditioneller Mikrohybrid-(mikrofilischer) Verbundstoffe sind, indem Nanopartikel in ihre Struktur eingeführt werden;
• echte Nanokomposite, die ausschließlich auf Nanofüllstoffen basieren.

Nanokomposite unterscheiden sich auch in:

• Polymerisationsverfahren (chemisch oder lichtgehärtet);
• Form der Freisetzung (in Spritzen oder Kapseln);
• die Anzahl der Farbtöne;
• Transparenz und eine Reihe weiterer Funktionen.

Nanohybrid-Komposite

Herkömmliche Mikrohybrid-Komposite enthalten kleine (ca. 0,04 µm) und große (bis zu 1 µm) Partikel. Aufgrund der Klebeneigung werden feine Partikel ungleichmäßig in der Matrix verteilt, was zu einer Verschlechterung der Polierbarkeit und einer Verschlechterung der Ästhetik führt. Um diesen Nachteil zu beseitigen, wurden Nanopartikel mit einer Größe von 20-70 nm in das traditionelle Komposit eingebracht. Im Gegensatz zum Feinanteil konventioneller Komposite kleben Nanopartikel nicht aneinander und verteilen sich gleichmäßig über die Matrix. Dies gewährleistet die Homogenität der Zusammensetzung.

Durch die Modifizierung werden Nanohybrid-Komposite erhalten, die im Vergleich zu herkömmlichen Materialien eine höhere Festigkeit und verbesserte ästhetische Eigenschaften aufweisen. Große Partikel sorgen für eine hohe Festigkeit des Verbundwerkstoffs. Die feine Fraktion, die die Lücken zwischen den groben füllt, sorgt für eine hervorragende Polierbarkeit und eine hohe Ästhetik des Restaurationsorts.

Die neuesten Nanokomposite (z. B. Estet-X) enthalten 3 Füllstoffgrößen – Midpartikel, Minipartikel und Nanopartikel. Das Verhältnis dieser Phasen wird streng kontrolliert. Solche Zusammensetzungen werden "Mikroarray" genannt.

Echte Nanokomposite

Vielversprechendere dentale Komposite sind solche, bei denen der gesamte Füllstoff aus Nanopartikeln besteht. Solche Zusammensetzungen werden "wahr" oder "nanocluster" genannt.

Nanopartikel in echten Verbundwerkstoffen gibt es in 2 Arten.

• in Form von Nanomeren mit Größen von 20... 75 nm.
• in Form von Nanoclustern, deren Größen von 0,6 bis 1,4 Mikrometer variieren.

Nanocluster sind nichts anderes als Ansammlungen von Nanomeren. Bestehende Technologien ermöglichen es, deren Größe und Struktur zu kontrollieren. Dies ist sehr wichtig, da davon die grundlegenden Eigenschaften dentaler Nanokomposite abhängen. Stärke wird durch große Partikel bereitgestellt, während Polierbarkeit und ästhetisches Aussehen durch kleine Partikel bereitgestellt werden. Durch Steuerung der Größe und Verteilung von großen und kleinen Nanopartikeln in der Matrix ist es möglich, ein Material mit gewünschten Eigenschaften zu erhalten.

Nanocluster-Komposite haben eine sehr hohe Füllung – bis zu 87%. Dies führt zu einer guten Festigkeit und einem geringen Materialschwund. Gleichzeitig bleiben Polierbarkeit, Abriebfestigkeit und Ästhetik der restaurierten Zähne hoch. Beim Verschleiß verschleißen Nanocluster nach und nach und spalten Nanoskala für Nanoskala von sich selbst ab. Daher gibt es keine sichtbaren Hohlräume auf der Materialoberfläche, wie dies bei herkömmlichen Komposit-Zusammensetzungen der Fall ist.

Eigenschaften und Funktionen

Die Entwicklung von Nanokompositen ermöglichte es, den Teufelskreis, der früher in Bezug auf Dentalzusammensetzungen, wenn das Erreichen hoher ästhetischer Parameter auf Kosten der Reduzierung erreicht wurde Stärke und umgekehrt. Jetzt können Sie die gewünschten Eigenschaften in einem Material vereinen.

Nanokomposite zeichnen sich aus durch:

• hohe Festigkeit und Zuverlässigkeit der Restauration;
• ausgezeichnete Polierbarkeit, langfristige Trockenglanzerhaltung.
• geringe Schrumpfung während der Polymerisation - 1,6-1,9%, was deutlich niedriger ist als bei herkömmlichen Kompositen;
• hoher Matrixfüllgrad - bis zu 87 Gew.-%;
• Herstellbarkeit, gute Handhabungseigenschaften;
• eine große Anzahl von Farbtönen.

Zu den Nachteilen zählen der hohe Preis und die unzureichende Kenntnis der klinischen Manifestationen.

Der Einsatzbereich von Nanokompositen ist praktisch unbegrenzt. Sie werden verwendet für:

• Füllen von kariösen Hohlräumen;
• Wiederherstellung von Schmelzdefekten bei fragmentarischer Erosion;
• Wiederherstellung der Ästhetik Frontzähne;
• Installationen temporäre Füllungen;
• überlagert gerade Furniere;
• zähne schienen;
• Restaurierung von Metall-Kunststoff und Metallkeramikkronen und Facetten;
• Herstellung von Overlays und Inlays;
• Aufbau von Zahnstümpfen auf Ankerstiften;
• als Dichtstoff.

Zur Polymerisation wird hauptsächlich Lichtbestrahlung verwendet.

Hersteller von Nanokompositen

Unter den Herstellern, die das Material herstellen, können solche ausländischen Marken unterschieden werden.

ZM BWS

ZM ESPE (USA) ist führend in der Entwicklung innovativer Lösungen im Bereich der Zahnmedizin. Das Unternehmen produziert Materialien und Instrumente für die Orthopädie und Zahntherapie.

Das Füllungsmaterial Filtek Supreme XT gehört zu den echten Nanokompositen, d. h. es werden nur Nanopartikel als Füllstoff verwendet. Die Zusammensetzung hat hohe Polier- und Festigkeitseigenschaften, behält lange Zeit einen trockenen Glanz. Es wird bei der Restauration von Kau- und Frontzahneinheiten, der Herstellung von Direktverblendungen, der Schienung und der Bildung von Zahnstümpfen verwendet.

Dentsply

Das amerikanische Unternehmen DENTSPLY vertreibt seine Produkte in 120 Ländern.

Eines der Produkte ist die Nano-Hybrid-Formulierung Ceram X, die Keramik und Nanopartikel als Füllstoffe verwendet.

Der Hauptzweck ist die Frontzahnrestauration. Gleichmäßige Transparenz und hohe ästhetische Eigenschaften werden mit einer minimalen Anzahl von Farbtönen erreicht.

Voco

Die Firma VOCO (Deutschland) produziert Materialien für die orthopädische, restaurative und präventive Zahnheilkunde. VOCO-Produkte werden in mehr als 100 Ländern der Welt gekauft.

Das Grandio-Komposit wird mit Nanotechnologie hergestellt, um eine Fülle von 87 % nach Gewicht zu erreichen. Als Matrix wird Methacrylat verwendet. Die Aushärtung erfolgt mit Halogenlicht. Die Zusammensetzung ist in Kapseln und Spritzen erhältlich. Grandio VOCO erfüllt alle Anforderungen an moderne dentale Nanokomposite.

Vivadent

Ursprünglich ein Schweizer Unternehmen und heute ein internationales Konsortium produziert Vivadent eine breite Palette von restaurativen und therapeutischen Dentalpräparaten und liefert diese in 120 Länder weltweit.

Eines der Produkte des Unternehmens, das lichthärtende Nanohybrid-Composite Tetric EvoCeram, ist für das Füllen und Restaurieren von Frontzahn- und Kaueinheiten konzipiert. Die farbkodierte Option erleichtert dem Zahnarzt die Arbeit und maximiert die ästhetische Wirkung.

Kerr

Aus dem gleichnamigen Unternehmen, 1891 in den USA von den Gebrüdern Kerr gegründet, ist heute ein internationales Unternehmen geworden, das Produkte herstellt, die in vielen Ländern der Welt gefragt sind. Darunter auch in Russland.

Premise Nanohybrid-Zusammensetzung enthält Partikel von 3 Größen - Nanofüller 0,02 Mikron, Glasfüller 0,4 Mikron und polymerisierte Partikel 30-50 Mikron. Dadurch konnte eine hohe Füllung (84%) und eine geringe Schrumpfung (1,6%) des Komposits sichergestellt werden.

Pentron

Das Nanohybrid-Komposit Simile von Pentron ist ein vielseitiges Material für die Behandlung und Restauration von Seiten- und Frontzähnen.

Das Komposit zeichnet sich durch hohe Festigkeit, hervorragende Polierbarkeit und viele Farbtöne aus, wodurch eine absolute Farbharmonie mit dem natürlichen Zahnschmelz erreicht wird.

Schütz Dental Gruppe

Das deutsche Unternehmen Schütz Dental Group produziert neben vielen anderen Materialien für die Zahnmedizin das restaurative Nanokomposit NanoPaq. Die außergewöhnliche Festigkeit und Zuverlässigkeit der Restauration wird durch eine hohe Füllrate von bis zu 82 % gewährleistet.

Die Zusammensetzung von NanoPaq hat 4 Transparenzklassen – hochtransparent, niedrigtransparent, mitteltransparent und komplett matt. Die Nanokomposit-Herstellungstechnologie ermöglicht es Ihnen, den Transparenzgrad zu kontrollieren und jede Zwischenversion zu erhalten.

Abschluss

Moderne zahnärztliche restaurative und Füllmaterialien, zu denen vor allem Nanokomposite zählen, eröffnen Zahnärzten und Kieferorthopäden vielfältige Möglichkeiten bei der Behandlung, Restauration und Korrektur von Front- und Seitenzähnen.

Dank des Nanofüllers wird eine Reihe von Eigenschaften bereitgestellt, die mit herkömmlichen Formulierungen nicht erreicht werden können. Die wichtigsten sind hohe Polierbarkeit, mechanische Festigkeit, Abriebfestigkeit und ideale ästhetische Eigenschaften.