In-vitro-Untersuchung des Langzeithaftverbundes zwischen konditionierten Titanoberflächen und verschiedenen Befestigungszementen

Abstract

Mit einem in Ausstoß-Verfahren zur Prüfung der maximalen Zug-/ und Scherfestigkeit von Haftverbund-Systemen, wie sie zum Beispiel bei der Zementierung von Suprakonstruktionen auftreten, wurden vergleichende Untersuchungen unterschiedlicher Befestigungszemente durchgeführt. Der Haftverbund von 65 mittels CAD/CAM gefertigten Standardprüfkörpern aus Titan wurden mit zwei unterschiedlichen Techniken untersucht. Neben dem der Situation in vivo sehr nahe kommenden Alterungsprozess, den eine der Techniken ermöglicht, bieten beide Verfahren die Möglichkeit der thermischen und geometrischen Adjustierung. Ziel der Studie war der Bruchfestigkeitsvergleich a) statisch belasteter Haftverbundsysteme b) dynamisch belasteter Haftverbundsysteme, aus 3 Befestigungszementen unterschiedlicher Materialklassen (Befestigungskomposit: RelyX Unicem®,; Kunststoff-modifizierter Glas–Ionomer–Zement: Meron Plus® und ein Zinkoxid–Phosphat–Zement: Harvard Zement®) und mikromechanisch konditionierten Titanoberflächen in Abhängigkeit von der chemischen Oberflächenkonditionierung. 65 identische CAD/CAM Titanprüfkörper wurden sandgestrahlt, die Hälfte von ihnen zur Erzeilung einer hydrophilen Oberfläche chemisch konditioniert, alle unter einer konstanten Last von 5 kg zementiert und anschließend für 24h in auf 37° temperiertem Wasser gelagert. Alle Prüfkörper durchliefen anschließend eine thermische Wechselbelastung (15000 Zyklen 5°C/55°C). Die Hälfte der Prüfkörper wurde einem statischen (5mm/min), die andere Hälfte einem dynamischen Prüfverfahren (15000 je Belastungsstufe a 50 N) zur Erhebung der maximalen Bruchfestigkeit unter konstanter Temperatur (37°C) unterzogen. Die unterschiedlichen Oberflächenkonditionierungen zeigten in beiden Prüfverfahren einen deutlichen Einfluss auf die Festigkeit mit folgendem Ranking der gemittelten Werte: Statisches Prüfverfahren: RelyX Unicem® hydrophile Oberfläche 26,06 MPa (plus-minus 1,83), hydrophobe Oberfläche 20,75 MPa (plus-minus 0,44); Harvard – Zement® hydrophile Oberfläche 18,58 MPa (plus-minus 2,87), hydrophobe Oberfläche16,55 MPa (plus-minus 1,85); Meron Plus® hydrophile Oberfläche 15,09 MPa (plus-minus 1,25), hydrophobe Oberfläche 14,52 MPa (plus-minus 0,78). Dynamisches Prüfverfahren: RelyX Unicem® hydrophile Oberfläche 1049 N (±71) 1.919.989 (±109534), hydrophobe Oberfläche 830 N (±27) 1.480.691 (±52751); Harvard Zement® hydrophile Oberfläche 887 N (±155) 1.681.834 (±303.507), hydrophobe Oberfläche 700 N (±150) 1247431 (±333.051); Meron Plus® hydrophile Oberfläche 622 N (±76) 1.071.861 (±134.800), hydrophobe Oberfläche 560 N (±119) 841.691 (±133.924). Durch eine Hydrophilierung der Oberfläche kann die Haftverbundfestigkeit zwischen Befestigungszementen und Titan gesteigert werden. RelyX Unicem® weist für einen dauerhaften Haftverbund die höchste Haftverbundfestigkeit auf. Bei dem Wunsch nach der Abnehmbarkeit der Suprakonstruktion von einem Implantatabutment ist Harvard Zement® mit ebenfalls sehr guter Haftverbundfestigkeit, jedoch effizienterer Entfernbarkeit der Zementreste, der Vorzug zu geben.

Purpose of this study was to investigate the effect of H2O2–treatment of sandblasted titanium surfaces on cement shear bond strength using the following 3 representative cement products: RelyX Unicem®, Meron Plus®, Harvard Universal Phosphat-Zement® and two different testing methods: a) statically load (5mm/min) and b) dynamically increasing phased load (15000 cycles per grade per 50 N). A modified quality testing procedure for dental luting cements was used which accomplished the isochronous gauging of both tensile and shear bond strength including optimized in vitro simulation of clinically known general conditions in the course of crown cementation. Using H2O2 solution 65 equivalent copies of a special machine-made, gyroscopic CAD/CAM specimen of pure titanium with 6°-tapered surfaces were treated with an immersion method (hydrogen peroxide solution) after sandblasting or left only sandblasted (control). Using a novel equipment buildup, including a new specimen temperature locking feature (37°C during cementation and data collection), cementation load control (5Kg), specimen storage (37°C, 24h) and thermocycling (15000 [55°C/5°C]) the specimens were cemented. H2O2-treated titanium surfaces show increased hydrophilicity. The results suggest that a combined treatment of hydrogen peroxide and sandblasting provides an effective condition of surface to enhance the shear bond strength regardless of the testing method.