In-vitro-Untersuchungen zum Zwei-Körper-Verschleiß von Gerüst- und Verblendkeramiken gegenüber Steatit und humanem Zahnschmelz

Ziel dieser In-vitro-Studie war es, den Zwei-Körper-Verschleiß von verschiedenen Gerüst- und Verblendkeramiken gegenüber Steatit und humanem Zahnschmelz unter besonderer Berücksichtigung der Oberflächenbehandlung und Oberflächenrauigkeit zu untersuchen. Von 13 Silikatkeramiken (Feldspatkeramiken, Fluorapatit- und Lithiumdisilikat-Glaskeramiken), 11 Oxidkeramiken (Zirkoniumdioxid- und glasinfiltrierte Aluminiumoxidkeramiken), 2 Nichtedelmetall-Legierungen (NEM) und Zahnschmelz als Referenzmaterial wurden Prüfkörper gefertigt. Die Glaskeramiken wurden glasiert und anschließend poliert, wohingegen die Oxidkeramiken nur poliert wurden. Eine Zirkoniumdioxidkeramik wurde mit einer Glasurschicht getestet, die nach einer Oberflächenvorbehandlung in Form von Politur bzw. Sandstrahlung aufgetragen wurde. NEM-Legierungen wurden entweder poliert oder sandgestrahlt. Die so vorbereiteten 30 Serien (16 Prüfkörper je Serie) wurden einer Pin-on-block-Verschleißsimulation im Regensburger Kausimulator unter thermomechanischer Wechselbelastung für 120000 Kauzyklen (1,6 Hz; 50N; Lateralbewegung: 1 mm; Mundöffnung: 2 mm) und 600 Thermozyklen (5°C/55°C; 2min/Zyklus) unterzogen. Als Antagonisten für jeweils 8 Prüfkörper pro Serie fungierten Steatitkugeln bzw. humane Zahnhöcker. Vor der Verschleißprüfung wurde die Oberflächenrauigkeit (Ra, Rz) mit einem Oberflächenprofilometer (Perthometer) erfasst. Mittels dreidimensionaler optischer Oberflächenprofilometrie (Lasercan 3D) und Lichtmikroskopie wurden Verschleißtiefe sowie Verschleißvolumen der Prüfkörper und die Verschleißfläche der Steatitantagonisten berechnet. Die statistische Datenanalyse erfolgte mithilfe One-way-ANOVA und dem post-hoc Bonferroni-Test auf einem Signifikanzniveau von 5%. Die Verschleißphänomene auf den Prüfkörpern und ihren Antagonisten wurden im Rasterelektronenmikroskop beurteilt. Silikatkeramiken wiesen signifikant größere Verschleißraten als polierte Oxidkeramiken und NEM-Legierungen auf, bei denen kein Materialverlust gemessen werden konnte. In der Gruppe der Glaskeramiken konnten zum größten Teil keine signifikanten Unterschiede zwischen Feldspatkeramiken, Fluorapatit- und Lithiumdisilikat-Glaskeramiken beobachtet werden. Ihre Verschleißraten waren mit denen der Schmelzreferenzserie vergleichbar oder sogar niedriger. Der Verschleiß der glasierten Zirkoniumdioxidkeramik beschränkte sich auf die Glasurschicht. Höhere Verschleißraten der Probekörper spiegelten sich in größeren Verschleißflächen der Antagonisten wider. Der antagonistische Verschleiß gegenüber Oxidkeramiken war niedriger als gegenüber Silikatkeramiken. Die initialen Oberflächenrauigkeiten unterschiedlicher Keramiktypen bewegten sich nach der Politur durchweg in einem Wertebereich, der mit einem klinischen Polierset erreicht werden kann, wobei keine signifikanten Unterschiede zur Rauigkeit der Glasuroberfläche bestanden. Oberflächenzerrüttung und Oberflächenschäden (Riefen, Risse, Ausbrüche) durch den Verschleiß waren bei den Silikatkeramiken und ihren Antagonisten stärker ausgeprägt als bei den Oxidkeramiken und NEM-Legierungen. Das Auftreten von konusförmigen Rissen wurde ausschließlich bei Silikatkeramiken beobachtet. Die Einschränkungen einer In-vitro-Verschleißuntersuchung bedenkend, kann zusammenfassend festgestellt werden, dass der Verschleiß der Probekörper und ihrer Antagonisten stark materialabhängig war. Verblendfreie Oxidkeramiken scheinen grundsätzlich für den klinischen Einsatz geeignet, da sie sowohl selbst sehr verschleißresistent sind, als sich auch verschleißfreundlich gegenüber den Antagonisten verhalten