Das Team der Werkstoffkunde der Poliklinik für Zahnärztliche Prothetik an der LMU München versorgt die EADT e. V. (European Association of Dental Technology) regelmäßig mit aktuellen Forschungs- und Studienergebnissen. Auszüge daraus präsentiert der EADT e. V. seinen Mitgliedern in einem regelmäßig erscheinenden Newsletter. So auch zum Thema „3D-Druck in der Zahnmedizin: Wie beeinflussen verschiedene Oberflächenbehandlungen die Farbstabilität?“ 
Dazu hat das Forscherteam der Werkstoffkunde der Poliklinik für Zahnärztliche Prothetik an der LMU München die Farbstabilität eines 3D-Druckharzes für permanente Restaurationen mit zwei Verblendkompositen verglichen. Die Wissenschaftler untersuchten, wie verschiedene Oberflächenbehandlungen – Lackieren, Beschichten und Polieren – Verfärbungsraten des gedruckten Kompositrestaurationen beeinflussen und testeten zusätzlich Reinigungsmethoden zur Entfernung bestehender Verfärbungen.

Mittlerweile lassen sich permanente Restaurationen aus 3D-gedruckten Harzen herstellen und klinisch anwenden. Diese kosteneffiziente Methode gilt als eine potenzielle Alternative zu konventionellen metall- oder keramikbasierten Restaurationen. Außer für Einzelzahnversorgungen können 3D-Druckharze auch als Verblendmaterialien genutzt werden, um ästhetische Anforderungen an Farbe und Oberflächenstruktur zu erfüllen. Allerdings sind Farbinstabilität und Verfärbungen beim 3D-Druck häufige Probleme, die zu einem Austausch dieser Restaurationen führen. Studien zeigen, dass eine erhöhte Oberflächenrauigkeit und eine hohe Oberflächenenergie die Anhaftung von Farbpigmenten begünstigen und somit die Farbstabilität negativ beeinflussen. Zudem erhöhen raue Oberflächen die Plaqueansammlung, wodurch das Risiko für orale Erkrankungen steigt.

Abb. 1 Studiendesign
© LMU München

Abb. 2 Verfärbungsrate nach der individuellen Prophylaxe (T0-IP); ΔE00 > 1.8 wurden anschließend professionell gereinigt.
© LMU München

Die Untersuchung

Ziel der Untersuchung des Forscherteams der Werkstoffkunde der Poliklinik für Zahnärztliche Prothetik an der LMU München war es, den Einfluss unterschiedlicher Oberflächenbehandlungen (Polieren, Lackieren, Beschichten oder keine Behandlung) auf die Farbstabilität, Oberflächenenergie und Rauigkeit eines 3D-gedruckten Harzes sowie zweier Verblendkomposite zu analysieren.

Zusätzlich wurde untersucht, inwieweit individuelle und professionelle Prophylaxemaßnahmen mögliche Veränderungen in diesen Parametern rückgängig machen können. Die Studie stellt verschiedene Hypothesen auf:

• Die Verfärbungsraten waren unabhängig vom Materialtyp, von der Oberflächenbehandlung und von der Wahl des Farbmediums für alle Versuchsgruppen gleich.
• Individuelle sowie professionelle Prophylaxen führten zu keiner Verbesserung hinsichtlich der Verfärbungsneigung (konnte die Verfärbungen nicht wieder rückgängig machen).
• Oberflächenparameter wie die freie Oberflächenenergie oder die Oberflächenrauigkeit zeigten über alle Materialien, Oberflächenbehandlungen, Farbmedien und Reinigungsmethoden keine signifikanten Unterschiede.

Material und Methoden

Die Studie umfasste die herstellergerechte Anfertigung von insgesamt 576 Prüfkörpern, für die drei verschiedene Materialien verwendet wurden:

• 3D-Druckharz (VarseoSmile Crownplus; Bego GmbH & Co. KG)
• zwei Verblendkomposite (Gradia Plus; GC Europe NV und Vita VM LC flow; Vita Zahnfabrik H. Rauter GmbH & Co. KG), die mittels Schichttechnik verarbeitet wurden.

Anschließend wurden die Prüfkörper in vier Gruppen unterteilt: Lackieren, Polieren, Beschichten („gecoated“) und keine Oberflächenbehandlung (Kontrollgruppe).

Für das Lackieren kamen die Produkte Optiglaze color (GC Europe NV) und Vita Akzent LC (Vita Zahnfabrik H. Rauter GmbH & Co. KG) zum Einsatz. Die Politur erfolgte mittels Ziegenhaarbürstchen und Politurpaste oder mithilfe von Silikonpolierern. Nach der Oberflächenbehandlung wurden die Prüfkörper für bis zu 14 Tage in verschiedenen färbenden Flüssigkeiten gelagert (Rotwein, Kurkuma, Kresse, Wasser).

Die Messungen fanden zu vier Zeitpunkten statt:

• direkt nach der Herstellung (T0);
• nach 14 Tagen Lagerung (T14);
• nach individueller Zahnreinigung (IP);
• nach professioneller Zahnreinigung (PP).

Zunächst wurden die Prüfkörper mit einer speziell entwickelten Zahnbürstenapparatur gereinigt, um eine individuelle Prophylaxe (IP) zu simulieren, die der häuslichen Anwendung einer elektrischen Zahnbürste entspricht. Zeigten sich danach weiterhin starke Verfärbungen (ΔE00 > 1.8), erfolgte eine zusätzliche professionelle Prophylaxe (PP) mittels Prophylaxekelch und Polierpaste – vergleichbar mit einer professionellen Zahnreinigung in der Zahnarztpraxis. Im Rahmen der Studie wurden neben der Farbstabilität das Verfärbungsmaß, die Oberflächenrauigkeit sowie die Oberflächenenergie der Prüfkörper untersucht. Die statistische Analyse der erhobenen Daten erfolgte mit IBM SPSS Statistics v29.0. Dabei kamen der Kolmogorov-Smirnov-Test, der Mann-Whitney-U-Test, der Kruskal-Wallis-Test sowie die Tests nach Friedman und Wilcoxon zum Einsatz. Ein Signifikanzniveau von α = 0,05 wurde zugrunde gelegt.

Ergebnisse

Lackierte oder beschichtete 3D-gedruckte Oberflächen zeigten geringere Verfärbungsraten nach der Lagerung in Rotwein, Kurkuma, Kresse und Wasser. Die Politur, insbesondere mit Ziegenhaarbürstchen, reduzierte ebenfalls die Verfärbung – sowohl beim 3D-Druckharz als auch bei den beiden Verblendkompositen. Dies unterstreicht die klinische Relevanz einer geeigneten Oberflächenbehandlung, insbesondere bei Kontakt mit stark färbenden Substanzen wie Rotwein und Kurkuma. Unbehandelte Prüfkörper zeigten hingegen die stärkste Farbveränderung.

Bei Verblendkompositen führte die Politur mit Ziegenhaarbürstchen zu besonders glatten Oberflächen (Rauigkeit ≤ 0,2 µm), was langfristig klinisch relevant sein könnte, da glattere Oberflächen möglicherweise weniger Plaque und Farbstoffe anlagern. Die Art der Oberflächenbehandlung hatte insgesamt einen größeren Einfluss auf die Verfärbung als das Material selbst.

Beide Reinigungsmethoden (IP, PP) verbesserten die Oberflächenparameter und reduzierten Verfärbungen. Die individuelle Prophylaxe war besonders wirksam bei dem Verblendkomposit 1, während die professionelle Prophylaxe beim 3D-gedruckten Harz die besten Ergebnisse erzielte.
Allerdings beeinflussen neben der Materialwahl auch die Oberflächenbehandlung und Ernährungsgewohnheiten das Verfärbungsverhalten, da Verfärbungen trotz prophylaktischer Maßnahmen nicht immer vollständig entfernt werden konnten. Zudem zeigte sich, dass die individuelle Prophylaxe beim 3D-gedruckten Harz die Oberflächenenergie erhöhte, während die professionelle Prophylaxe sie verringerte. Eine erhöhte Oberflächenrauigkeit und -energie standen insgesamt im Zusammenhang mit einer stärkeren Verfärbungsneigung, da ungleichmäßige Strukturen Farbpigmente leichter aufnehmen und binden konnten.

Fazit

3D-Druck von Zahnersatz: Da 3D-Druckharze momentan noch zu Verfärbungen neigen, ist eine Nachbehandlung der Materialoberfläche essenziell, um eine verbesserte Farbstabilität erzielen zu können. Oberflächenbehandlungen wie Lackieren, Beschichten und Polieren tragen dazu bei, die Farbstabilität und verschiedene Oberflächeneigenschaften, wie etwa die Rauigkeit, zu verbessern, was wiederum langfristig ästhetische und klinisch beständige Ergebnisse gewährleistet. Um Verfärbungen zu minimieren, können Lackieren und die Politur mit Ziegenhaarbürstchen für alle untersuchten Materialien empfohlen werden.

Untersuchung
Die hier vorgestellten Ergebnisse basieren auf der folgenden Studie:
Lask M, Mayinger F, Reymus M, Meinen J, Stawarczyk B. Impact of Glazing, Coating, and Polishing on the Color Stability and Surface Properties of a 3D Printed Resin and Two Veneering Composite Resins. J Esthet Restor Dent. 2025 Mar 18 (https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40102662/)