Werkstoffkundliche Optimierung eines neuen Seitenzahnkomposits - marginale Adaptation und Verschleiß

Hintergrund und Ziele Noch immer stellen Komposite ein sehr technikintensives und -sensitives Füllungsma-terial dar. Durch ihre polymerisationsbedingte Schrumpfung und eine unzureichend antagonistisch wirkende Adhäsion an der Zahnhartsubstanz, vor allem am Dentin, kann es zu marginaler Spaltbildung kommen, die wiederum Sekundärkaries zur Folge haben kann und somit die Liegedauer der Füllung verkürzt. Das Ziel der vorliegenden In-vitro-Studie war es, ein neu entwickeltes Seitenzahnkom-posit in verschiedenen Kombinationen mit zwei neu entwickelten und zwei etablierten Universaladhäsiven unter Anwendung unterschiedlicher Ätztechniken hinsichtlich der marginalen Adaptation und des Verschleißes vor und nach thermomechanischer Dauerbelastung im Marburger Kausimulator zu untersuchen. Material und Methode An 64 extrahierten menschlichen Molaren wurden standardisierte mod-Kavitäten prä-pariert, deren mesialer Kavitätenrand apikal und deren distaler Kavitätenboden koronal der Schmelz-Zement-Grenze verlief. Sie wurden in acht Gruppen zu acht Zähnen ein-geteilt, mit Xeno Select, EA1, EA2 oder Scotchbond Universal in verschiedenen Ätz-modi vorbereitet und direkt mit den Kompositen EK1 oder EK2 nach einer simplifizier-ten Schichttechnik gefüllt. Vor und nach thermomechanischer Dauerbelastung im Mar-burger Kausimulator (2.500 Zyklen zwischen 5 und 55°C und 100.000 mal 50 N) wur-den Replikas der Probenzähne erstellt, anhand derer rasterelektronenmikroskopisch die Randqualität und mittels eines konfokalen Laserrastermikroskops die Zwei-Medien-Abrasion vermessen wurden. Die Ergebnisse wurden mit dem Kruskal-Wallis- und dem Mann-Whitney-U-Test (p < 0,05) getestet. Ergebnisse und Beobachtungen Die Werte aller Gruppen waren nicht normalverteilt (Kolmogorow-Smirnow-Test: p < 0,05). In Schmelz und Dentin wurden initial 100% spaltfreie Ränder gemessen (p > 0,05). Die thermomechanische Dauerbelastung verminderte in allen Gruppen den prozentua-len Anteil spaltfreier Ränder im Schmelz und Dentin deutlich (Wilcoxon-Rang-Test: p < 0,05). Im Schmelz war nach TMB der prozentuale Anteil spaltfreier Ränder im E&R- und SEE-Modus (89 - 92%) deutlich höher als im SE-Modus (63 - 67%). Im Dentin verminderte sich der Prozentanteil spaltfreier Ränder nach TMB auf 58 - 66% ohne statistischen Unterschied zwischen den verschiedenen Ätzmodi. Nur Scotchbond Uni-versal war in der E&R-Technik signifikant schlechter (57,2%). Die neuen Universalad-häsive im E&R- und SE-Modus zeigten einen tendenziell besseren Randschluss (aber nicht signifikant). Die beiden neuen Komposite wiesen bei gleichem Adhäsiv und gleicher Ätztechnik hinsichtlich der marginalen Adaptation keine Unterschiede auf. Der okklusale Verschleiß nach TMB betrug bei allen Gruppen ca. 40 µm. Praktische Schlussfolgerungen Unsere Untersuchungen ergaben, dass bei mod-Kompositrestaurationen nach ther-momechanischer Dauerbelastung – unabhängig von dem Komposit, dem verwendeten Universaladhäsiv bzw. dem angewandten Ätzmodus – keine Randspaltfreiheit im den-tin- oder schmelzbegrenzten Bereich der Füllung erreichbar waren. Für die Schmelzrandqualität der Universaladhäsive war die PS-Konditionierung deut-lich effektiver als die SE-Technik. Unterschiedliche Ätzmodi machten im Dentin keinen signifikanten Unterschied aus. Also ist auch bei den Universaladhäsiven der SEE-Modus der effektivste. Auch mit den weiterentwickelten Adhäsiven blieb die Dentinhaf-tung die Schwachstelle der Adhäsivtechnik. Die neuen Universaladhäsive schnitten bezüglich der Dentinrandqualität tendenziell besser als die etablierten Universaladhä-sive, gegenüber Scotchbond Universal im E&R-Modus signifikant besser ab. Die zwei verschiedenen Komposite beeinflussten die Randqualität und den okklusalen Verschleiß nicht. Der okklusale Verschleiß war gering und klinisch unbedeutend. Unter Laborbedingungen zeigte das neu entwickelte Seitenzahnkomposit in Kombina-tion mit den neuen Universaladhäsiven vielversprechende Ergebnisse hinsichtlich der marginalen Adaptation im Schmelz und im Dentin sowie hinsichtlich des Verschleißes. Diese sind mit bereits etablierten Werkstoffen vergleichbar. Nach diesen aussichtsreichen In-vitro-Daten müssen klinische Studien nun zeigen, ob die Ergebnisse auch unter den Extrembelastungen in der Mundhöhle Bestand haben.Background and aim of this study Composites continue to be a technologically elaborated and sensitive dental restora-tion material. Polymerisation shrinkage and insufficient adhesion to the hard tissues of the tooth, especially to dentin, may result in marginal leakage, potentially leading to secondary caries. This shortens the longevity of the restoration. Therefore the purpose of this in vitro study was to investigate a newly developed com-posite in different combinations with two newly developed and two well-established universal adhesives used in different adhesive techniques. This study evaluated the marginal adaptation and the two-body wear of the fillings before and after thermo-mechanical loading (TML) in the Marburg-type artificial chewing simulator. Material and methods 64 extracted human molars were prepared with mod-cavities according to a well-established protocol. Mesial the proximal box runs apical of the cementoenamel junc-tion (CEJ), distal it runs coronal of the CEJ. They were divided into eight groups of eight teeth. After being prepared with Xeno Select, EA1, EA2 or Scotchbond Universal in different adhesive techniques, two different composites (EK1/EK2) were applied di-rectly using a simplified layering technique. Before and after TML in the Marburg-type artificial chewing simulator (2.500 thermocycles between 5 and 55°C and 100.000 times 50 N) epoxy resin replicas of the teeth were fabricated. The quality of the filling’s margin was examined by imaging with scanning electron microscope (SEM), whereas the two-body wear depth was measured by imaging with confocal laser scanning mi-croscope (CSLM). The results were analysed with Kruskal-Wallis- and Mann-Whitney-U-Test (p < 0,05). Results and observations None of the groups showed a normal distribution of the measured values (Kolmogor-ow-Smirnow test p < 0,05). In enamel and dentin 100% gap-free margins were measured before TML (p > 0,05). In all groups TML reduced significantly the percentage of gap-free margins in enamel and in dentin (Wilcoxon signed-rank test p < 0,05). In enamel the percentage of gap-free margins after TML was significantly higher in E&R- and SEE-mode (89 - 92%) than in SE-mode (63 - 67%). In dentin the percentage of gap-free margins after TML de-creased to 58 - 66% between the different etching modes without any statistical signifi-cance. Only Scotchbond Universal used in E&R-Mode was significantly worse (57,2%). The new universal adhesives used in E&R- and SE-mode revealed the tendency to a better marginal adaptation (not significant). The two composites being bonded with the same universal adhesive and adhesive technique showed no difference regarding marginal adaptation. In all groups the occlusal two-body wear after TML was approximately 40 µm. Conclusion Our study points out that after TML for mod-cavities – irrespective of the composite, the universal adhesive or the adhesive technique – no gap-free margins in enamel or den-tin were achievable. Enamel bonding with universal adhesives was more effective with phosphoric-acid etching than with SE-mode. In dentin different etching modes did not make a significant difference. Hence the universal adhesives work best in SEE-mode. Even with new, advanced products the adhesion to dentin stays the weak spot of adhesive technique. The two new universal adhesives presented a tendency to perform better than the well-established universal adhesives. They were even significantly better than Scotchbond Universal in E&R-mode. Both the new composites influenced neither the marginal quality nor the occlusal two-body wear. The occlusal wear was very small and without clinical significance. Under laboratory conditions the newly developed posterior resin composite in combina-tion with the newly developed universal adhesives showed promising results in regard to marginal integrity in enamel and dentin as well as in regard to two-body wear re-sistance. These results were comparable to well-established products. After these encouraging in vitro data, clinical trials must show whether these results can also be confirmed under the extreme stress in the oral cavity