Einfluss eines nanogefüllten Schutzlackes auf das Ermüdungsverhalten eines Glasionomerzementes in destilliertem Wasser und künstlichem Speichel

Doctoral thesis German OPEN
Knöllinger, Melissa (2012)
  • Subject: Speichel | Schutzschicht | Mechanische Eigenschaft | Nanopartikel | Medizinische Fakultät -ohne weitere Spezifikation-
    • ddc: ddc:610

Hintergrund und Ziele Glasionomerzemente (GIZ) sind in der Zahnmedizin seit Jahrzehnten ein bewährtes Füllungsmaterial. Die Sprödigkeit des Materials resultiert allerdings in mangelnder mechanischer Stabilität, welches die Indikationen bisher auf nicht lasttragende Bereiche im bleibenden Gebiss limitiert. Ein neuartiger, mit Nanopartikeln (kolloidales Siliziumdioxid)angereicherter, lichtpolymerisierbarer Schutzlack (G-Coat Plus), ergibt zusammen mit einem stopfbaren Glasionomerzement (Fuji IX GP Extra) das kürzlich auf dem Markt erschienene System EQUIA (GC Europe, Leuven, Belgien). Ziel dieser Arbeit war es, das neue EQUIA („Easy-Quick-Unique-Intelligent-Aesthetic“) Konzept, auf sein mechanisches Ermüdungsverhalten zu testen, welches Aufschluss über die Langlebigkeit einer Füllung geben kann. Es sollte untersucht werden inwiefern eine nanogefüllte Schutzschicht die mechanische Festigkeit eines Glasionomerzementes zu stärken vermag. Material und Methode Es wurden 4 Gruppen rechteckiger Proben hergestellt und 14 Tage bei 37 °C gelagert. Davon wurden 2 Gruppen mit einer nanogefüllten Schutzschicht versehen. Die anderen 2 Gruppen blieben unbeschichtet. Jeweils eine beschichtete Gruppe und eine unbeschichtete Gruppe lagerten in destilliertem Wasser, die anderen beiden Gruppen dagegen in künstlichem Speichel. Es wurde darauf geachtet, dass der ausgewählte Speichelersatz dem humanen Speichel im Basisstoff und in der Mineralsalzkonzentration ähnelt. Es wurde untersucht, inwiefern sich das Lager-/Testmedium auf das mechanische Ermüdungsverhalten des Glasionomerzementes auswirkt (destil-liertes Wasser vs. Speichelersatzstoff). Nach 14-tägiger Lagerung wurden zunächst die Vier-Punkt-Biegefestigkeit sowie der Elastizitätsmodul der Proben gemessen. Die initialen Biegefestigkeitswerte wurden mit der Weibull-Statistik ausgewertet und einem t-Test unterzogen. Anschließend fand die Ermüdungsuntersuchung nach der Staircase-Methode statt. Die Bruchflächen und die Mikrostruktur der Proben sowie der nanogefüllte Schutzlack und dessen Verbund zum Zement wurden unter dem Rasterelektronenmikroskop begutachtet. Ergebnisse Der nanogefüllte, selbsthaftende G-Coat Plus besitzt durch seine Hydrophilie und geringe Viskosität die Fähigkeit, in Mikrorisse und Porositäten des Zemen-tes einzudringen und diese aufzufüllen. Dadurch wird eine extrem glatte und glänzende Oberfläche geschaffen, welche die Füllung vor Wasser- bzw. Speichelkontamination sowie vor Austrocknung schützen kann. Dennoch zeigten die Messergebnisse der Proben mit nanogefülltem Schutzlack keine signifikante Steigerung der initialen 4-Punkt-Biegefestigkeit (p > 0,05). Das Ermüdungsverhalten dagegen unterschied sich zwischen fast allen Gruppen signifikant (p < 0,05). Eine beschichtete, in künstlichem Speichel gelagerte Gruppe erzielte dabei die höchste Ermüdungsresistenz. Diese Gruppe wies zudem den höchsten Elastizitätsmodul auf und unterschied sich damit von allen anderen Gruppen signifikant (p < 0,05). Schlussfolgerungen In Anbetracht aller Gruppenvergleiche scheint sich ein nanogefüllter Schutzlack nicht auf das Ermüdungsverhalten auswirken zu können. Dies lässt den Schluss zu, dass eine oberflächliche G-Coat Plus Beschichtung keinen Einfluss auf das Ermüdungsverhalten eines Glasionomerzementes hat. Ergo muss die Indikationseinschränkung, den kaulasttragenden Seitenzahnbereich betreffend (in Form einer definitiven Füllung), weiterhin bestehen bleiben. Der Vergleich der Lagermedien dagegen deutet daraufhin, dass künstlicher Speichel das Ermüdungsverhalten eines Glasionomerzementes verbessern kann. In der Praxis sollte bei Verwendung eines Speichelersatzstoffes vor allem Wert auf dessen Mineralsalzkonzentrationen gelegt werden, damit Remineralisationsvorgänge an Hartsubstanzoberflächen stattfinden können. Objectives Glass-ionomer cements (GIC) have been a proven restorative material in dentistry for decades. However, the brittleness of the material results in poor mechanical stability, which previously limited the indications to non load-bearing applications in permanent dentition. A novel, light-cured protective coating enriched with nanoparticle (colloidal silica) called G-Coat Plus, coacts with a condensable glass-ionomer cement (Fuji IX GP Extra). GC Europe has lately brought this system called EQUIA (GC Europa, Leuven, Belgium) to market. The aim of this work was to test the mechanical fatigue behavior of the novel EQUIA („Easy-Quick-Unique-Intelligent-Aesthetic“) concept. This property will provide information about the longevity of a filling material. It was aimed here to investigate in what extent a nanofilled protective coating is able to sustain the mechanical strength of a glass-ionomer cement. Materials and Methods Four groups of rectangular specimens were produced and stored for 14 days at 37 °C. Thereof two groups were provided with the nanofilled protective coating. The other two groups remained uncoated. Each one coated group and one uncoated group were stored in distilled water, whereas the other both groups were stored and tested in artificial saliva. Attention was payed to the similarity of the chosen artificial saliva to human saliva concerning the base and the mineral salt content. Furthermore, the effects of the storage and the test medium were investigated in relation to the mechanical fatigue behavior of the glass-ionomer cement(distilled water vs. artificial saliva). After 14 days of storage the four-point fracture strength and the elastic modulus of the specimens were measured. The initial flexural strength data were analyzed using Weibull statistics and were subjected to a t-Test. Afterwards the fatigue-testing was made by the Staircase method. The fracture surface and the microstructure of the specimens, as well as the nanofilled protective coating and its compound to the cement surface were investigated under a scanning electron microscope (SEM). Results The nanofilled, self-adhesive G-Coat Plus has the ability to penetrate into micro cracks and porosities because of its hydrophilicity and low viscosity. It creates an extremely smooth and glossy surface, which is able to protect the filling against water and oral fluids contamination, as well as against desiccation. Nevertheless, the test results of the specimens showed no significant increase in flexural strength (p > 0,05). But the fatigue behavior differed significantly (p < 0,05) between all groups. One coated, in artificial saliva stored group achieved the highest fatigue flexural limit. This group showed also the best performance concerning the elasticity modulus and thus differed significantly from all other groups (p < 0,05). Conclusions Considering all group comparisons it seems like a nanofilled coating cannot influence the fatigue behavior. This leads to the conclusion that a G-Coat Plus surface coating has no influence on the mechanical fatigue behavior of a glass-ionomer cement. Accordingly, the restriction of the indications concerning load-bearing areas (permanent class II restorations) must persist furthermore. But the comparison of the two different storage media indicates that artificial saliva could affect the fatigue behavior of a glass-ionomer cement in a positive way. In consequence, it should be set great value on the mineral salt content of a chosen artificial saliva, in order that remineralization processes can take place on hard tissue surfaces.
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