Eine Untersuchung der Werkstoffkundeforschung der Poliklinik für Zahnärztliche Prothetik an der LMU lieferte interessante Ergebnisse für die mechanischen Eigenschaften vollkeramischer Restaurationen, welche im „Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials“ 2022 veröffentlicht wurden.
Da ein hoch ästhetischer und hochwertiger Zahnersatz sowohl unter Patientinnen und Patienten als auch unter Zahnärztinnen und Zahnärzten, Zahntechnikerinnen und Zahntechnikern immer mehr an Bedeutung gewinnt, ist in den vergangenen Jahren auch der Werkstoff Zirkonoxid (ZrO2) immer mehr in den Fokus der Nachfrage gerückt. Aufgrund seiner hervorragenden mechanischen Eigenschaften kann er als Gerüstmaterial verwendet werden und ist der metallischen Alternative bezüglich der Ästhetik deutlich überlegen. Das feste ZrO2 der 1. und 2. Generation erscheint jedoch opak und wird oftmals mit transluzenteren, silikatbasierten Keramiken verblendet, um optimale ästhetische Ergebnisse zu erzielen. Das Abplatzen dieser Verblendungen unter Belastung, das sogenannte „Chipping“, wird wiederum als häufige Ursache für das Versagen solcher Restaurationen genannt. Dieses Phänomen steht laut zahlreicher Untersuchungen in engem Zusammenhang mit den Eigenspannungen der Restauration, die während der Herstellung, also unter anderem dem Aufbrennen der Verblendkeramik auf das ZrO2-Gerüst, entstehen und nach dem Abkühlen erhalten bleiben.
Für die Herstellung einer verblendeten Krone sind normalerweise mindestens drei Brände erforderlich – ein Dentin-, ein Schmelz- und ein Glanzbrand. Sobald aber ästhetische oder funktionelle Korrekturen vorgenommen werden müssen, sind oftmals auch weitere Brände notwendig. In diesem Zusammenhang hatte sich das Team der Werkstoffkundeforschung der Poliklinik für Zahnärztliche Prothetik die Frage gestellt, inwiefern sich die Anzahl der Brände auf die thermischen Eigenschaften der Materialien, den Wärmeausdehnungskoeffizienten (WAK) und die Glasübergangstemperatur (Tg), und auf die mechanischen Eigenschaften der Restauration auswirkt. In einer ersten Untersuchung wurden die thermischen Eigenschaften der Werkstoffe und deren Einfluss auf die Verbundfestigkeiten untersucht (siehe Quintessence News). Die Ergebnisse zeigten, dass WAK und Tg und auch die Änderung dieser über die Brände hinweg am meisten von der Wahl der Verblendkeramik abhängig waren. Eine der Verblendkeramiken war leuzitfrei und präsentierte die höchste thermische Stabilität durch konstant bleibende Werte. Im Gesamten betrachtet gab es signifikante Unterschiede jedoch nur zwischen zwei und zehn Bränden. Zusätzlich konnte aufgrund der Ergebnisse angenommen werden, dass der WAK je nach verwendeter Verblendkeramik einen Einfluss auf die Verbundfestigkeiten hatte.
Annäherung an klinisch realistische Bedingungen
Um weitere Informationen auch für anatomische, klinisch realistische Prüfkörper zu erhalten, wurde eine zweite Untersuchung im Rahmen der Doktorarbeit von Justine Hensel durchgeführt und im „Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials“ 132/22 veröffentlicht. Es wurden anatomisch reduzierte Käppchen aus 3Y-TZP (Katana Zirconia HT, Kuraray Noritake) im CAD/CAM-Verfahren hergestellt, welche mit vier verschiedenen Verblendkeramiken (zirkon titan, zirkon, zirkon hfz, structure, estetic ceram) (N=192/n=48 pro Verblendkeramik) verblendet und jeweils zwei- und zehnmal gebrannt wurden. Die Hälfte wurde anschließend im Thermocycler künstlich gealtert (5.000 Zyklen, 5°C/55°C, 20 Sekunden). Die Bruchlast konnte anhand von Messungen, bei denen die Prüfkörper in einer Universalprüfmaschine (Zwick Z010, Zwick/Roell) im Versuchsaufbau nach Voss bis zum Abplatzen der Verblendung oder bis zum Bruch belastet wurden, ermittelt werden.
Alterung durch Thermocycling hat positiven Effekt auf Bruchlast
Die Ergebnisse zeigten, dass hinsichtlich der Bruchlast die größten Unterschiede zwischen der Anzahl der Brände auftraten. Vergleicht man die ungealterten Ergebnisse der Verblendkeramiken untereinander, ergaben sich nach zwei und nach zehn Bränden keine Unterschiede in Bezug auf die Bruchlast. Die getesteten verblendeten 3Y-TZP-Kronen wiesen nach zehn Bränden eine höhere Bruchlast auf als nach zwei Bränden. Bei allen initial getesteten Prüfkörpern zeigte die Bruchlast nach zehn Bränden höhere Werte, ebenso ergaben sich im Allgemeinen höhere Werte für gealterte Prüfkörper, womit sich sagen lässt, dass die Alterung durch das Thermocycling einen positiven Effekt auf die Bruchlast hatte.
Nach zehn Bränden wies keine der Verblendkeramiken Unterschiede zwischen den Bruchlast-Werten der Initial-Testung und der gealterten Testung auf. Ein Versagen der Restaurationen trat entweder durch Abplatzen der Verblendung oder in Form eines vollständigen Bruchs auf. Zusammenfassend kann gesagt werden, dass hinsichtlich der Parameter, die im Rahmen der beiden Untersuchungen getestet wurden, das mehrfache Brennen keinen negativen Einfluss hatte und aus Sicht der Autoren wiederholte Brände während der Herstellung durchaus möglich sind.
