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Einfluss der Anzahl an Bränden auf thermische Eigenschaften und Verbundfestigkeit zwischen Zirkonoxid und Verblendkeramik

Um die Verbundfestigkeit zu messen, wurden die Prüfkörper in der Universalprüfmaschine (Zwick Z010, Zwick/Roell) belastet.

(c) Werkstoffkundeforschung der Poliklinik für Zahnärztliche Prothetik an der LMU

Der Werkstoff Zirkonoxid wird aufgrund seiner hervorragenden mechanischen Eigenschaften gerne als Gerüstmaterial verwendet und da er der metallischen Alternative bezüglich der Ästhetik deutlich überlegen ist, immer beliebter bei Zahnarzt, Zahntechniker und Patient. Da das feste Zirkonoxid der ersten und zweiten Generation jedoch opak erscheint, wird dieses oftmals mit transluzenteren silikatbasierten Keramiken verblendet, um optimale ästhetische Ergebnisse zu erzielen. Eine häufige Ursache für das Versagen solcher Restaurationen ist jedoch das sogenannte „Chipping“, also das Abplatzen dieser Verblendungen unter Belastung. Dieses Phänomen steht laut zahlreicher Untersuchungen in engem Zusammenhang mit der inneren Gesamtspannung der Restauration und diese wiederum mit den thermischen Eigenschaften (Wärmeausdehnungskoeffizient „WAK“ und Glasübergangstemperatur „Tg“) der gewählten Komponenten und auch der Herstellung, also unter anderem dem Aufbrennen der Verblendkeramik auf das Zirkonoxidgerüst.

Restauration erfordert oft mehrere Brände

Da der Zahntechniker aufgrund von Funktionalität, Ästhetik oder Reparaturen gegebenenfalls durchaus mehrere Male aufbrennen muss, hat sich das Team der Werkstoffkundeforschung der Poliklinik für Zahnärztliche Prothetik die Frage gestellt, inwiefern sich die Anzahl an Bränden auf die thermischen Eigenschaften der Materialien und auf die Verbundfestigkeit zwischen Zirkonoxid und Verblendkeramik auswirkt. Haben außerdem die thermischen Eigenschaften Einfluss auf die Verbundfestigkeiten? Hat der Alterungsprozess zusätzlich Auswirkungen?

Ablauf der Untersuchung

Um Antworten darauf zu erhalten, wurde eine Untersuchung im Rahmen der Doktorarbeit von Justine Hensel durchgeführt, die in der Aprilausgabe des „Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials“ Vol. 128(4), 2022 veröffentlicht wird. Dabei wurde der WAK für vier verschiedene Verblendkeramiken (zirkon titan, zirkon, zirkon hfz, structure, estetic ceram) nach 2, 4, 6, 8 und 10 Bränden im Dilatometer gemessen und die jeweilige Glasübergangstemperatur graphisch bestimmt. Um die Verbundfestigkeiten zu ermitteln, wurden 3Y-TZP-Zirkonoxid-Plättchen (Katana Zirconia HT, Kuraray Noritake) mit vier verschiedenen Verblendkeramiken (N=600/n=150 pro Verblendkeramik) verblendet und auch diese jeweils 2- ,4- ,6,- 8- und 10-mal gebrannt. Die Hälfte wurde anschließend im Thermocycler künstlich gealtert (5.000 Zyklen, 5°C/55°C, 20 Sek.). Die Verbundfestigkeit konnte anhand von Messungen, bei denen die Prüfkörper in einer Universalprüfmaschine (Zwick Z010, Zwick/Roell) bis zum Abplatzen der Verblendung oder bis zum Bruch belastet wurden, errechnet werden.

Alle Werte lagen über den minimalen klinischen Anforderungen

Die Ergebnisse zeigten, dass WAK und Tg und auch die Änderung dieser über die Brände hinweg am meisten von der Wahl der Verblendkeramik abhängig waren. Eine dieser war leuzitfrei und präsentierte die höchste thermische Stabilität durch konstant bleibende Werte. Betrachtet man alle Werte, gab es signifikante Unterschiede nur zwischen 2 und 10 Bränden. Die leuzitfreie Verblendkeramik ergab die höchsten Verbundfestigkeitswerte, was einen Zusammenhang zwischen Stabilität der thermischen Eigenschaften und der Verbundfestigkeit deutlich macht. Zusätzlich kann aufgrund der Ergebnisse angenommen werden, dass der WAK je nach verwendeter Verblendkeramik einen Einfluss auf die Verbundfestigkeiten hatte. Die künstliche Alterung im Thermocycler ergab keinen relevanten Einfluss auf die Ergebnisse. Immerhin: In dieser Untersuchung haben die ermittelten Verbundfestigkeitswerte aller geprüften Materialkombinationen nach 2, 4, 6, 8 und 10 Bränden die minimalen klinischen Anforderungen überschritten.

Quelle: Werkstoffkundeforschung an der Poliklinik für Zahnärztliche Prothetik an der LMU Zahntechnik Zahnmedizin Materialien med.dent.magazin

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