Composite

Und dabei kamen schon 1977 die ersten lichthärtenden Composite auf den Markt und fanden auch in der Zahntechnik schnell ihre Anwendungsgebiete.

Eigenschaften
 Für Verblendungen aus Kunststoff werden heute lichthärtende Kunststoffe eingesetzt. Zumeist sind es Composite, die aus verschiedenen Bestandteilen bestehen und sich durch eine hohe Homogenität und sehr gute physikalische Werte auszeichnen: In der Regel sind sie form- und farbstabil, sehr hart, abriebfest und zäh und dabei gleichzeitig noch druckfest mit einem hohen Elastizitätsmodul. Wie der Name „Composite“ schon andeutet, sind diese Massen Mischpolymerisate, bei denen die Eigenschaften von den verschiedenen Zutaten beeinflusst werden.

Chemischer Ablauf
Die Polymerisation von Composite läuft in drei Stufen ab: 
1. Startreaktion (Initiation)
2. Wachstumsreaktion (Propagation) 
3. Abbruchreaktion (Termination).

 
Die Polymerisation kann radikalisch, ionisch oder koordinativ ablaufen; in der Zahnmedizin/Zahntechnik wird in der Regel die radikalische Methode gewählt, also die chemische Reaktion, bei der freie Radikale der Monomere sich ein anderes freies Radikal suchen, um so stabil zu werden.
Um die Polymerisation in Gang zu bringen, werden dem Composite Initiatoren beigemengt, die für die Bildung der notwendigen Radikale sorgen. Zumeist sind dies Diketone wie z. B. Kampferchinon oder Benzoinalkylether. Das Diketon wird durch UV-Licht angeregt und geht mit einem „Reduktionsagens“ eine Reaktion ein. Es entsteht ein Komplex, der in Radikale zerfällt und so die Reaktion in Gang bringt. Dieses bindet sich dann an ein Monomermolekül, indem es die Doppelbindung öffnet und das frei werdende Elektron an das Ende der sich neu bildenden Kette überträgt. Jetzt hat das offene Ende des Monomermoleküls die Möglichkeit, eine stabile Verbindung mit einem „Gleichgesinnten“ einzugehen, indem wiederum ein Elektron transferiert wird.
So bilden sich innerhalb sehr kurzer Zeit Ketten aus Tausenden von Monomermolekülen und bilden chemisch und physikalisch stabile Polymere: Je mehr Moleküle sich verbinden, desto stabiler ist die Verbindung.

 
Die Polymerisation endet, wenn:

  • sich alle vorhandenen Grundmoleküle zu Makromolekülen vereinigt haben oder
  • chemische Wirkstoffe zugegeben werden, die die Reaktion beenden oder
  • die Reaktion durch Energiemangel abschließt.

 

 

Abb. 1 Freie Radikale werden durch Energiezufuhr gebildet und warten darauf, sich mit anderen Radikalen zu stabilen Verbindungen zu vernetzen. Abb. 2 In kurzer Zeit werden lange Ketten gebildet, Polymere entstehen.Abb. 3 Wenn keine freien Radikale mehr vorhanden sind, beendet sich die Polymerisation automatisch.

 
Physikalische Reaktion
In den 70er-Jahren kamen für die Lichthärtung UV-Lampen auf den Markt. Der Vorteil war, dass für die Aushärtung des Kunststoffes nur eine Komponente nötig war und das Anmischen des Kunststoffes aus zwei Komponenten wegfiel. Der Nachteil lag allerdings im gesundheitlichen Bereich bei der Anwendung: Durch die Nähe zu Haut und Augen bestand das Risiko der Erblindung bzw. für Hautkrebs. Bereits 1978 wurden sie durch Blaulichtlampen abgelöst, die eine wesentlich geringere Gefahr für den menschlichen Organismus waren. Seitdem wurden diese Lampen in ihrer Wirksamkeit stetig verbessert. Die Blaulichtlampen bewirken, dass die Moleküle der Fotoinitiatoren aktiviert werden, indem sie Photonen absorbieren. Die so entstehende Energie wird verwendet, um aus den Molekülen Radikale zu bilden. Die Aktivierung des Fotoinitiators entspricht seiner Lichtabsorption. Die Anzahl der Photonen entspricht der Lichtdosis, ist also das Produkt aus Intensität des Lichtes und seiner Einwirkzeit. Das aktivierte Molekül des Fotoinitiators ist, chemisch gesehen, ein Radikal und kann ein Monomerradikal binden und so die Kettenreaktion auslösen.

Physikalische Eigenschaften
Ein gewaltiger Vorteil der lichthärtenden Composites liegt in den physikalischen Eigenschaften der ausgehärteten Produkte. Durch den höheren Polymerisationsgrad weist das Produkt eine größere Härte und Abrasionsfestigkeit auf, die durch die Füllstoffe noch verstärkt wird. Diese Füllstoffe sind in der Regel anorganisch und können unterschiedliche Eigenschaften haben. Zuerst verwendete man Makrofüllstoffe, die aus gemahlenem Quarz, Glas o. ä. produziert wurden und splitterförmig sind. Durch diese Form bedingt waren die Composite anfangs nicht polierbar. Heute werden in der Regel Mikrofüller aus SiO2 als Füllstoff verwendet, die eine kugelförmige Struktur haben und durch ihre Ebenmäßigkeit die Kunststoffe auch polierbar machen. Die Füllkörper haben eine Größe von 0,04–0,15 µm und bewirken einen ausgeprägten Verdickungseffekt. Der größtmögliche anorganische Füllstoffgehalt bei diesen Mikrofüllern liegt zumeist unter 50% der Masse. Hierdurch haben Härte, Formstabilität, Elastizität und Zugfestigkeit gegenüber den Makrofüllstoffen zwar abgenommen, aber dies versucht man inzwischen durch Zugabe von weiteren Stoffen auszugleichen. So werden dem Composite auch Splitter des auspolymerisierten Composites beigemengt, was die Oberflächenstruktur und Polierbarkeit verbessert hat. Der prozentuale Anteil an Füllkörpern konnte damit auf ungefähr 70% gesteigert werden.

Vor- und Nachteile
Vorteile der Lichthärtung gegenüber der chemischen Härtung sind der höhere Polymerisationsgrad, die genaue Bestimmbarkeit des Polymerisationsbeginns sowie die schnelle vollständige Polymerisation im Bereich der Oberfläche sowie im Randbereich. Besonders die homogene Struktur, die bei fachgerechter Verarbeitung kaum Lufteinschlüsse enthält, verbessert die Oberflächenstruktur und die mechanischen Eigenschaften.
Der hauptsächliche Nachteil der Lichthärtung besteht darin, dass das Licht nur eine begrenzte Möglichkeit hat, das Composite zu durchdringen und so die Gefahr besteht, dass in der Tiefe noch Teile nicht komplett ausgehärtet sind (aus denen allerdings nachträglich durch die auspolymerisierte Schicht hindurch keine Restmonomerbestände an die Oberfläche dringen dürften).

Fazit
Eine Verblendung oder einen individuellen Löffel herzustellen, sind also mehr als nur ein paar Handgriffe. Komplexe Vorgänge laufen ab, die man nicht unbedingt komplett durchschauen muss. Aber sicher macht es einen guten Eindruck, wenn man auf die Frage, wie die Technik funktioniert, auch eine technisch richtige Antwort parat hat oder zumindest weiß, wo entsprechende Informationen zu finden sind.

Kunststoffe

Der Wunsch der Patienten nach weißen, zahnfarbenen Füllungen, auch im Seitenzahnbereich, wird immer größer. Das Goldinlay ist seit Jahrzehnten bewährt und hat auf Grund seiner hohen Materialstabilität und der großen Passgenauigkeit, noch immer einen sehr hohen Stellenwert. Trotzdem geht die Tendenz und die Materialentwicklung in Richtung zahnfarbener Rekonstruktionen defekter Zähne. Die Verwendung von vielen heute am Markt erhältlichen Komposite oder Ormocere sind im Seitenzahnbereich nur sehr bedingt einsetzbar. Die Gründe sind geringe Abnutzungsfestigkeit (Abrasionsfestigkeit) und große Schrumpfung der Kunststoffe (Polymerisationsschrumpfung) und damit ein hohes Risiko zu erneutem Auftreten von Karies (Rezidivkaries).

Das auf den neuesten Erkenntnissen der Nanotechnologie basierenden Composite scheint auf diesem Gebiet sehr vielversprechend zu sein. Das Konzept beruht im Gegensatz zu herkömmlichen mikrogefüllten Kompositen darauf, den Füller des Komposits in der Größe zu reduzieren und ein Teil der Nanomere zu Nanoclustern zu verbinden. Das hat zur Folge , dass beachtliche ästhetische Ergebnisse erzielt werden können. Die Ursache liegt in einem optimalen Lichtreflexions- und Absorptionsverhalten des Nanokomposits, welches dem natürlichen Zahnschmelz ähnelt. Die damit verbundene sehr hohe Abrasions - festigkeit und geringe Schrumpfungstendenz des Materials, macht es zu einer empfehlenswerten Alternative von Goldinlays.