Einfluss unterschiedlicher Oberflächenkonditionierungen auf den Metall-Keramik-Haftverbund dentaler Restaurationen

Abstract

Der Haftverbund metall-keramischen Zahnersatzes, dessen Gerüst aus einer edelmetallfreien Legierung besteht, zeigt bis heute Schwächen, welche zu frühzeitigem Versagen führen können. Verschiedene Ansätze, diesen durch eine zusätzliche Oberflächenkonditionierung durch sogenannte Bonder zu verbessern, sind durch Studien bisher wenig erforscht und zeigen konträre Ergebnisse, die keine umfassenden allgemeingültigen Aussagen zulassen. Die vorliegende Arbeit stellt den Einfluss von sechs verschiedenen Bondern auf den metallkeramischen Haftverbund dar und untersucht, ob eine oberflächliche Vergoldung oder eine Konditionierung durch ein Sauerstoffplasma den Haftverbund positiv beeinflussen können. Hierfür wurden 9 Oberflächenkonditionierungen mit jeweils 10 Testkörpern untersucht: eine Kontrollgruppe, die Applikation von 6 kommerziell vertriebenen Bondern, das Aufbringen einer Gold-Palladium-Schicht durch Besputtern sowie eine oberflächliche Konditionierung durch ein Sauerstoffplasma. Da auch der Einfluss eines künstlichen Alterungsverfahrens (Thermocycling) überprüft werden sollte, wurde für jede Konditionierung eine zweite Testreihe angefertigt. Die Testkörper wurden nach Vorgaben der EN DIN ISO 9693 gefertigt und durch den Drei-Punkt-Biegeprüfung nach Schwickerath geprüft. Zur weiteren Rissanalyse wurde simultan eine Aufzeichnung akustischer Emissionen sowie anschließend eine optische Analyse mit Licht- und Elektronenmikroskop durchgeführt. Alle Testkörper wurden zuerst sandgestrahlt (120 μm Al2O3; 2 bar Druck; Distanz 2 cm) und anschließend entweder dem Opaquerbrand, einem Bonderbrand oder der Konditionierung mit Gold-Palladium-Sputter (Au:Pd 80:20; Arbeitsabstand 50 mm; Betriebsgas Argon; Arbeitsdruck 0,5 mbar; Sputterstrom 60 mA; Sputterzeit 100 s; Schichtstärke 25-30 nm) oder Sauerstoffplasma (100% Sauerstoff; Vordruck 0,3 bar; Arbeitsabstand 9 mm; Stromstärke 40 Watt; Konditionierungsdauer 15 min) unterzogen. Es folgte ein Opaquerbrand, zwei Dentinbrände sowie ein Glanzbrand. Die Hälfte der Testgruppen wurde einem Thermocycling (5°C und 55°C; 10000 Zyklen) unterzogen. Bonder 5 zeigte mit einem Fmax von 34,83 MPa den besten Haftverbund. Zwei weitere Bonder sowie die Testreihen mit Plasma- und Gold-Palladium-Konditionierung zeigten bessere Werte als die Kontrollgruppe, deren Fmax 30,54 MPa betrug. Die restlichen drei Bonder lagen unterhalb der Werte der Kontrollgruppe. Zwei von diesen lagen sogar unterhalb der geforderten 25-MPa-Grenze. Die Unterschiede der Spannungswerte zu denen der Kontrollgruppe waren nicht signifikant, jedoch fanden sich signifikante Unterschiede zwischen den verschiedenen Oberflächenkonditionierungen. Nach Thermocycling verloren die Objekte der Testreihen im Durchschnitt 7,19% ihrer Haftverbundkraft. Während die Haftverbundwerte der Kontrollgruppe um 13,07% geringer wurden, sanken die der Bonder im Durchschnitt um 5,64%. Der Haftverbundkraftverlust der alternativen Verfahren lag zwischen diesen Werten (Sputter 8,31%; Plasma 9,47%). Die akustischen Emissionen zeigten zu große Schwankungen, um eine wissenschaftliche Interpretation zuzulassen. Die optische Untersuchung zeigte, dass bei 6 Testreihen ein vorwiegend adhäsives Bruchverhalten auftrat, bei 7 Gruppen ein Mischbruch und bei den übrigen 5 Testreihen ein kohäsiver Bruchmodus vorlag. Es zeigte sich keine Korrelation zwischen Bruchmodus und den erzielten Ergebnissen der Testreihen im Schwickerath-Test. Die Ergebnisse dieser Studie sowie die Resultate anderer Studien zeigen, dass der Einfluss eines industriell gefertigten Bonders auf den Metall-Keramik- Haftverbund sehr unterschiedlich ausfallen kann, wodurch es äußerst schwierig ist, eine umfassende generelle Aussage zu treffen. Die Gold-Palladium-Beschichtung verbesserte - in Übereinstimmung mit Erkenntnissen anderen Studien - den Haftverbund. Durch Konditionierung mit einem Sauerstoffplasma konnte dieser ebenfalls gestärkt werden. Diese Verfahren könnten somit eine Alternative zu konventionellen Verfahren darstellen. Aufgrund der stark divergierenden Ergebnisse bei den unterschiedlichen Bondern sowie der geringen Kenntnisse über die Verwendung einer Gold- oder Plasmakonditionierung sollten weitere Untersuchungen erfolgen, um eine möglichst genaue Voraussage für eine klinische Verwendung treffen zu können.